运城软件开发并发编程管程的概念


[日期:2020-10-17 02:16]   来源:    阅读:

并发编程开发是随着互联网的不断发展而被程序员掌握的一种开发方式,而今天我们就一起来了解一下,并发编程开发管程的概念。

运城软件开发并发编程管程的概念

管程有一个很重要的特性,即在任何时候管程中只能有一个活跃的进程,这一特性使管程能够很方便的实现互斥操作。管程是编程语言的特性,所以编译器知道它们的特殊性,因此可以采用与其他过程调用不同的方法来处理对管程的调用。通常情况下,当进程调用管程中的程序时,该程序的前几条指令会检查管程中是否有其他活跃的进程。如果有的话,调用进程将被挂起,直到另一个进程离开管程才将其唤醒。如果没有活跃进程在使用管程,那么该调用进程才可以进入。

进入管程中的互斥由编译器负责,但是一种通用做法是使用互斥量(mutex)和二进制信号量(binarysemaphore)。由于编译器而不是程序员在操作,因此出错的几率会大大降低。在任何时候,编写管程的程序员都无需关心编译器是如何处理的。他只需要知道将所有的临界区转换成为管程过程即可。绝不会有两个进程同时执行临界区中的代码。

即使管程提供了一种简单的方式来实现互斥,但在我们看来,这还不够。因为我们还需要一种在进程无法执行被阻塞。在生产者-消费者问题中,很容易将针对缓冲区满和缓冲区空的测试放在管程程序中,但是生产者在发现缓冲区满的时候该如何阻塞呢?

解决的办法是引入条件变量(conditionvariables)以及相关的两个操作wait和signal。当一个管程程序发现它不能运行时(例如,生产者发现缓冲区已满),它会在某个条件变量(如full)上执行wait操作。这个操作造成调用进程阻塞,并且还将另一个以前等在管程之外的进程调入管程。在前面的pthread中我们已经探讨过条件变量的实现细节了。另一个进程,比如消费者可以通过执行signal来唤醒阻塞的调用进程。

通过临界区自动的互斥,管程比信号量更容易保证并行编程的正确性。但是管程也有缺点,我们前面说到过管程是一个编程语言的概念,编译器必须要识别管程并用某种方式对其互斥作出保证。C、Pascal以及大多数其他编程语言都没有管程,所以不能依靠编译器来遵守互斥规则。

与管程和信号量有关的另一个问题是,这些机制都是设计用来解决访问共享内存的一个或多个CPU上的互斥问题的。通过将信号量放在共享内存中并用TSL或XCHG指令来保护它们,可以避免竞争。但是如果是在分布式系统中,可能同时具有多个CPU的情况,并且每个CPU都有自己的私有内存呢,它们通过网络相连,那么这些原语将会失效。因为信号量太低级了,而管程在少数几种编程语言之外无法使用,所以还需要其他方法。

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