4.5 管程机制
1.管程的引入
信号量机制的引入解决了进程同步的描述问题，但信号量的大量同步操作分散在各个进程中不便于管理，还有可能导致系统死锁。如：生产者消费者问题中将P、V颠倒可能死锁。
为此Dijkstra于1971年提出：把所有进程对某一种临界资源的同步操作都集中起来，构成一个所谓的秘书进程。凡要访问该临界资源的进程，都需先报告秘书，由秘书来实现诸进程对同一临界资源的互斥使用。
2.管程概念
Hansan为管程所下的定义是：管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。
管程的构成
局部于管程的共享数据结构
对共享数据结构进行操作的一组函数
对局部于管程的数据设置初始值的语句
管程的语法
Monitor monitor _name;/*管程名*/
variable declarations; /*共享变量说明*/
void Entry P1(...) /*对数据结构操作的函数*/
{ … }
void Entry P2(...)
{ … }
┆
void Entry Pn(...)
{ … }
{
initialization code; /*设初值语句*/
}
管程的基本特性
局部于管程的数据只能被局部于管程内的函数所访问。
一个进程只有通过调用管程内的函数才能进入管程访问共享数据。
每次仅允许一个进程在管程内执行某个函数。
由于管程是一个语言成分，所以管程的互斥访问完全由编译程序在编译时自动添加上，无需程序员关心，而且保证正确。
条件变量
利用管程实现同步时，还应设置条件变量和在条件变量上进行操作的两个同步原语。
条件变量用于区别各种不同的等待原因。其说明形式为： condition ： x，y;
同步原语wait和signal。wait使调用进程等待，并将它排在相应的等待队列上;signal唤醒等待队列的队首进程。使用方式为：x.wait，x.signal。
3.用管程解决生产者-消费者问题
建立一个管程并命名为Producer-Consumer，简称为PC，其中包括两个函数：put将产品放入缓冲池中;get从缓冲池中取出产品。
还设置了条件变量notfull、notempty及变量count，count表示缓冲池中的产品数目。
管程PC描述.doc
4.利用管程解决哲学家进餐问题
用三种不同状态表示哲学家的活动：进餐、饥饿、思考。(thinking，hungry，eating)state[5];
为每个哲学家设置一个条件变量self(i)，当哲学家饥饿又不能获得筷子时，用self来阻塞自己：
管程设置三个函数：pickup取筷子，putdown放筷子，test测试是否具备进餐条件。
管程DP描述.doc