17、信号量临界区保护

靠临界区保护信号量，靠信号量实现进程之间的同步

为什么要保护信号量

温故知新：什么是信号量

信号量就是资源的充裕度：通过对这个量的访问和修改，让多进程有序推进

注：信号量不是资源数量，因为信号量可以为-3，但是能说数量为-3吗？不能。信号量只能说代表充裕度，

​为正，表明资源充足，有n个资源
为负，表明资源匮乏，还少n个资源（有n个线程因资源匮乏而阻塞）

为什么要保护信号量

多线程请求资源时，程序需要根据 资源充裕度决定是否予以放行（是否堵塞）。
那么必要的前提：就是保证资源充裕度这个共享的变量一定要被正确的修改。

什么是临界区

临界区就是一次只允许一个进程进入的那段代码

使用什么方法保护信号量，从而实现临界区

注：信号量和临界区的关系：信号量的修改代码 就是临界区

临界区代码的保护原则

互斥进入
一个进程在临界区中执行，就不在允许其他进程进入临界区

有空让进
临界区空闲时，一定要允许其他的进程进入

有限等待
一个进程从发出进入临界区请求开始，到进入临界区，不能无限等待

整体思路

在进入区和退出区分别写一些代码（临界区保护代码），保证临界区一次只能被一个进程访问

怎么保护信号量

整体思路

具体实现

Perterson算法

只能用于两个进程之间的同步

从已经声明要修改信号量的进程中选取一个进程的方法：针对全局变量的退让机制

面包店算法

 // 变量说明:
 // i 表示当前进程PID
 // j 表示当前迭代到的进程PID
 // choosing[i] 表示当前进程i 是否正在 【声明修改信号量】, 默认值为false
 // number[i] 表示当前进程i的排队号, number[i] > 0：表示 【已经声明要修改信号量 】。默认值为0
 
 process(i) {
    
    
     while (true) {
    
    
         // 当前进程i正在 【声明修改信号量】
         choosing[i] = true;
         // number为上一个已发放的排队号加1
         number[i] = 1 + max(number[1], number[2], ..., number[n-1]);
         // 当前进程i 【声明修改信号量】 完毕
         choosing[i] = false;
         
         // 迭代所有进程
         for (j = 0; j < n; j++) {
    
    
             // 若当前迭代到的进程j正在【声明修改信号量】, 则等待其声明完毕
             while(choosing[j]);
 
             // 同时满足以下两个条件，一直空转：
             //      a、存在其他进程 【已经声明修改信号量 】
             //      b、选中的进程不是自己
             // number[j] != 0：存在其他进程j 【已经声明修改信号量 】
             // (number[j], j) < (number[i], i)：选中幸运线程，规则：选中号码最小的 ，如果号码一样的，则选择 最先请求的
             while (number[j] != 0 && (number[j], j) < (number[i], i));
         }
 
         // 临界区代码
 
         // 当前线程【声明不再修改信号量】
         number[i] = 0;
     }     
 }

从已经声明要修改信号量的进程中选取一个进程的方法：编号机制