0x00 并发的两个问题

​ 同步与互斥是并发的两个问题，本质是执行流间的约束关系。互斥是针对资源的访问而言，不能同时访问，是一种间接约束关系，表明不能同时执行某些代码。同步指多个执行流要按照一定顺序，是一种直接约束关系。

0x01 实现互斥

​ 互斥有几个原则，空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待，说人话就是，能用就用，目前不能用就先不用，但是最终一定要能用到，我不能用的时候我去歇着让别人来（执行）。 ​ 锁解决了前三条，谁用谁加锁，加锁后只能自己用，用完了把锁打开。因此，互斥的访问一个资源，就是尝试获得锁的过程。怎么获得锁呢？又有两种解决方案：自旋锁和互斥锁。前者类似while循环，循环里就一件事不断试图拿到锁，拿到就出循环，去访问资源，然后释放。后者则是试图获得锁，拿不到就阻塞，直到有人释放锁，再来试图拿，以此类推，第四条也解决了。 ​ 自旋锁的好处是，减少了系统调用，坏处是可能长时间空loop；互斥锁则相反。

​ 注意点：锁只是实现了互斥，锁之间的代码是“相对”于其他访问同种临界的执行流具有原子性，而相对于没有访问此种临界资源的执行流没有原子性，因此加锁解锁之间仍会有执行流的转移，有造成死锁的可能

0x02 实现同步

​ 以下是几种工具，解决不同场景的问题： ​ ①信号量，实现（可多个同时访问的）的互斥或者（特定的）前驱后继关系。主要原理，信号量可以设置初始，两个操作，wait和signal 又称p,v。p操作执行原子操作{ 信号量–，判断减后是否小于0，如果小于0则加入阻塞队列 } v操作执行原子操作{信号量++，判断+后是否<=0,则从对应阻塞队列拿一个出来放在就绪队列并将锁给该执行流}。 用信号量解决前驱后继关系有个特点，就是一次p满足一个v，也就是如果想要让bcd三个执行流在a后执行，需要a调用三个v操作，而bcd各自调用一次p，更适合用条件变量。 ​ ②条件变量，实现前驱后继关系，需要和互斥锁一起用。主要操作 wait signal。前者相对其他访问条件变量的执行流来说原子地释放锁和阻塞，后者唤醒阻塞在该条件变量的线程并给它锁。 为什么需要使用锁？两个原因：①条件是临界资源，访问需要互斥②条件变量（这里主要指其中的保存的阻塞队列）也是临界资源，访问也需要互斥。根据man里signal执行流的实例，推测出条件变量本身并不保证对自身队列的互斥访问，需要和互斥锁配合。

	//wait使用过程
	lock(&mutex);
	while(not_fit(condition) ){ //为什么用while 因为根据man的说明signal可能依次唤醒多个wait，按照唤醒的次序给锁，因此对于后唤醒的而言，条件可能已经不成立了（前面的执行流可能修改了）。
		wait(&condition,&mutex);//释放锁并阻塞 原子操作（同样也是相对的原子）  
	}
	unlock(&mutex);


	//signal使用过程
	lock(&mutex);
	enable(&condition);
	signal(&condition,&mutex);
	unlock(&mutex);//unlock一定要在signal后面，是上面的原因2，对条件变量的阻塞队列也要互斥

​ 为什么要用这么复杂的条件变量？首先考虑能不能直接用互斥锁解决前驱后继关系，当然可以，需要条件的地方，直接while(true){ 加锁;判断是否满足条件，满足就释放锁，并break；释放锁 } 。满足条件的地方就 {加锁；修改条件;释放锁}。这种方法有个问题就是效率很低，不断执行加锁释放锁。

0x03 用条件变量实现信号量

​ 我们知道信号量的伪代码是：

	//P操作
	semaphore--;
	if(semaphore<0) block in semaphore_list
    //v操作
    semaphore++;
	if(semaphore<=0) move an node to read_list from semaphore_list

​ 上面两个操作都可以用条件变量实现

//p操作
lock(&mutex);
cond.value--;
while(cond.value<0) wait(&cond,&mutex);
unlock(&mutex);

//v操作
lock(&mutex);
cond.value++;
if(cond<=0) signal(&cond);
unlock(&mutex);