线程死锁

线程死锁
线程死锁

主线程A等待另一个线程B的完成才能继续,在线程B中又要更新主线程A的界面,这里涉及了同步问题以及由此可能产生的死锁问题,同步问题在修改后的文章中讲得比较清楚了,对于线程之间可能产生死锁的浅析如下:

在等待线程B中更新主线程A的界面,如果未能正确处理A,B两线程同步的问题,极有可能导致两线程间的死锁

C#线程同步与死锁

在上一讲介绍了使用lock来实现C#线程同步。实际上,这个lock是C#的一个障眼法,在C#编译器编译lock语句时,将其编译成了调用Monitor类。先看看下面的C#源代码:

1.public static void MyLock()

2.{

3.lock (typeof(Program))

4. {

5. }

6.}

7.

上面的代码通过lock语句使MyLock同步,这个方法被编译成IL后,代码如图1所示。

图1

从上图被标注的区域可以看到,一条lock语句被编译成了调用Monitor的Enter和Exit方法。Monitor 在System.Threading命名空间中。lock的功能就相当于直接调用Monitor的Entry方法,所不同的是,lock方法在结束后,会自动解除锁定,当然,在IL中是调用了Monitor的Exit方法,但在C#程序中,看起来是自动解锁的,这类似于C#中的using语句,可以自动释放数据库等的资源。但如果直接在C#源程序中使用Monitor类,就必须调用Exit方法来显式地解除锁定。如下面的代码所示:

1.Monitor.Entry(lockObj);

2.try

3.{

4.// lockObj的同布区

5.}

6.catch(Exception e)

7.{

8.// 异常处理代码

9.}

10.finally

11.{

12. Monitor.Exit(lockObj); // 解除锁定

13.}

14.

Exit方法最后在finally里调用,这样无论在方法在发生异常、返回还是正常执行,都会执行到finally,并调用Exit方法解除锁定。

Monitor类不仅可以完全取代lock语句(如果只使用lock语句本身的功能,最好还是直接用lock语句吧),还可以使用TryEntry方法设置一个锁定超时,单位是毫秒。如下面的代码所示:

1.if(Monitor.TryEntry(lockObj, 1000))

2.{

3.try

4. {

5. }

6.finally

7. {

8. Monitor.Exit(lockObj);

9. }

10.}

11.else

12.{

13.// 超时后的处理代码

14.}

15.

上面的代码设置了锁定超时时间为1秒,也就是说,在1秒中后,lockObj还未被解锁,TryEntry方法就会返回false,如果在1秒之内,lockObj被解锁,TryEntry返回true。我们可以使用这种方法来避免死锁,如下面的代码所示:

1.class Program

2.{

3.private static Object objA = new Object();

4.private static Object objB = new Object();

5.public static void LockA()

6. {

7.if (Monitor.TryEnter(objA, 1000))

8. {

9. Thread.Sleep(1000);

10.if (Monitor.TryEnter(objB, 2000))

11. {

12. Monitor.Exit(objB);

13. }

14.else

15. {

16.

17. Console.WriteLine("LockB timeout");

18. }

19. Monitor.Exit(objA);

20. }

21. Console.WriteLine("LockA");

22. }

23.public static void LockB()

24. {

25.if (Monitor.TryEnter(objB, 2000))

26. {

27. Thread.Sleep(2000);

28.if (Monitor.TryEnter(objA, 1000))

29. {

30. Monitor.Exit(objA);

31. }

32.else

33. {

34. Console.WriteLine("LockA timeout");

35. }

36. Monitor.Exit(objB);

37. }

38. Console.WriteLine("LockB");

39. }

40.public static void Main()

41. {

42. Thread threadA = new Thread(LockA);

43. Thread threadB = new Thread(LockB);

44. threadA.Start();

45. threadB.Start();

46. Thread.Sleep(4000);

47. Console.WriteLine("线程结束");

48. }

49.}

上面的代码是在上一讲举的死锁的例子,但在这一讲将lock语句改成了TryEntry方法,而且设置了锁定超时间,由于在等待一定时间后,不管被锁定的对象是否被解锁,TryEntry方法都会返回,因此,上面的代码是不会死锁的。运行上面的代码的结果如图2所示。

图2

如果TryEntry方法的超时时间为System.Threading.Timeout.Infinite,TryEntry方法就相当于Entry方法,如果超时时间为0,不管是否解锁,TryEntry方法都会立即返回。

这样就解决了C#线程同步与死锁的问题。

操作系统死锁练习及答案

死锁练习题 (一)单项选择题 l系统出现死锁的根本原因是( )。A.作业调度不当B.系统中进程太多C.资源的独占性D.资源管理和进程推进顺序都不得当 2.死锁的防止是根据( )采取措施实现的。A.配置足够的系统资源B.使进程的推进顺序合理C.破坏产生死锁的四个必要条件之一D.防止系统进入不安全状态 3.采用按序分配资源的策略可以防止死锁.这是利用了使( )条件不成立。A.互斥使用资源B循环等待资源c.不可抢夺资源D.占有并等待资源 4.可抢夺的资源分配策略可预防死锁,但它只适用于( )。A.打印机B.磁带机c.绘图仪D.主存空间和处理器 5.进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。A.时间片轮转算法B.非抢占式优先数算法c.先来先服务算法D.分级调度算法 6.用银行家算法避免死锁时,检测到( )时才分配资源。A.进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量B.进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量c.进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量,且现存资源能满足尚需的最大资源量D进程已占用的资源数与本次申请的资源数 之和不超过对资源的最大需求量,且现存资源能满足本次申请量,但不能满足尚需的最大资源量 7.实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠,对资源的分配策略,往往采用( )策略。A死锁的防止B.死锁的避免c.死锁的检测D.死锁的防止、避免和检测的混合(二)填空题 l若系统中存在一种进程,它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。2.如果操作系统对 ______或没有顾及进程______可能出现的情况,则就可能形成死锁。3.系统出现死锁的四

进程同步机制与互斥-生产者消费者问题

学习中心: 专业: 年级:年春/秋季 学号: 学生: 题目:进程同步与互斥生产者-消费者问题 1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议? 转眼间,学习了一个学期的计算机操作系统课程即将结束。在这个学期中,通过老师的悉心教导,让我深切地体会到了计算机操作系统的一些原理和具体操作过程。在学习操作系统之前,我只是很肤浅地认为操作系统只是单纯地讲一些关于计算机方面的操作应用,并不了解其中的具体操作过程 1.1设计思路 在这次设计中定义的多个缓冲区不是环形循环的,并且不需要按序访问。其中生产者可以把产品放到某一个空缓冲区中,消费者只能消费被指定生产者生产的产品。本设计在测试用例文件中指定了所有生产和消费的需求,并规定当共享缓冲区的数据满足了所有有关它的消费需求后,此共享才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。

本设计在为生产者分配缓冲区时各生产者之间必须互斥,此后各个生产者的具体生产活动可以并发。而消费者之间只有在对同一个产品进行消费时才需要互斥,它们在消费过程结束时需要判断该消费者对象是否已经消费完毕并释放缓冲区的空间。 1.2程序流程图 1.3基本内容 在设计程序时主要有三个主体部分、三个辅助函数和一个数据结构。 其中主体部分为一个主函数main(),用于初始化缓冲区和各个同步对象,并完成线程信息的读入,最后根据该组的线程记录启动模拟线程,并等待所有线程的运 Y

行结束后退出程序; 生产者函数Produce()和消费者函数Consume(),生产者和消费者函数运行于线程中完成对缓冲区的读、写动作,根据此处生产消费的模型的特点,生产者和消费者之间通过使用同步对象实现了生产和消费的同步与互斥,是本实验的核心所在。 另外三个辅助性函数被生产者和消费者函数调用,是上述生产和消费函数中对缓冲区进行的一系列处理。 3)在实现本程序的消费生产模型时,具体的通过如下同步对象实现互斥: ①设一个互斥量h_mutex,以实现生产者在查询和保留缓冲区内的下一个位置时进行互斥。 ②每一个生产者用一个信号量与其消费者同步,通过设置h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]信号量 ③数组实现,该组信号量用于相应的产品已产生。同时用一个表示空缓冲区

线程死锁

主线程A等待另一个线程B的完成才能继续,在线程B中又要更新主线程A的界面,这里涉及了同步问题以及由此可能产生的死锁问题,同步问题在修改后的文章中讲得比较清楚了,对于线程之间可能产生死锁的浅析如下: 在等待线程B中更新主线程A的界面,如果未能正确处理A,B两线程同步的问题,极有可能导致两线程间的死锁 C#线程同步与死锁 在上一讲介绍了使用lock来实现C#线程同步。实际上,这个lock是C#的一个障眼法,在C#编译器编译lock语句时,将其编译成了调用Monitor类。先看看下面的C#源代码: 1.public static void MyLock() 2.{ 3.lock (typeof(Program)) 4. { 5. } 6.} 7. 上面的代码通过lock语句使MyLock同步,这个方法被编译成IL后,代码如图1所示。

图1 从上图被标注的区域可以看到,一条lock语句被编译成了调用Monitor的Enter和Exit方法。Monitor 在System.Threading命名空间中。lock的功能就相当于直接调用Monitor的Entry方法,所不同的是,lock方法在结束后,会自动解除锁定,当然,在IL中是调用了Monitor的Exit方法,但在C#程序中,看起来是自动解锁的,这类似于C#中的using语句,可以自动释放数据库等的资源。但如果直接在C#源程序中使用Monitor类,就必须调用Exit方法来显式地解除锁定。如下面的代码所示: 1.Monitor.Entry(lockObj); 2.try 3.{ 4.// lockObj的同布区 5.} 6.catch(Exception e) 7.{ 8.// 异常处理代码 9.} 10.finally 11.{ 12. Monitor.Exit(lockObj); // 解除锁定

《操作系统》习题集参考答案:第6章 死锁

第6章死锁-习题集 一、选择题 1. C 2. C 3. C 4. C //产生死锁的原因是系统资源不足及进程推进顺序不正确 5. B 6. D 7. B 8. C 9. C 10. D //有序资源分配法的实现思想是将系统中的所有资源都按类型赋予一个编号(如打 印机1,磁带机为2等),要求每一个进程均严格按照编号递增的次序来申请资源,同类资源一次申请完。这样不会造成循环等待。 11. A //互斥条件是资源本身固有的特性。 12. B //当每个都获得2台打印机且系统中剩余打印机不少于1台时,系统不会发生死锁, 即11-2N>=1,由此知N<=5。 //本注: N=1,空闲11-3*1=8,不死锁 N=2,空闲11-3*2=5,不死锁 N=3,空闲11-3*3=2,不死锁 N=4,每个2台,空闲11-2*4=3,不死锁 N=5,每个2台,空闲11-2*5=1,不死锁 N=6,5个进程2台,1个进程1台,无空闲,死锁! 13. C //同上例。8-2K>=1,K<=3.5,向上取整为4。 14. B 15. B

16. B //本注:破坏了死锁必要条件“环循等待”,属于“死锁预防” 17. C 18. D //本注:P2和P3无法满足资源需要,都需资源R2三个。 二、综合应用题 1.所谓死锁是指多个进程因竞争系统资源或相互通信而处于永久阻塞状态,若无外力作 用,这些进程都将无法向前推进。 产生死锁的原因是:一是由多进程共享的资源不足而引起竞争资源;二是由于进程在运行过程中具有异步性,进程推进顺序非法。 2.必要条件如下: ●互斥条件。指在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。 ●不剥夺条件。指进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行夺走, 而只能由该进程自己释放。 ●部分已分配条件(Hold and Wait):指进程每次申请它所需要的一部分资源,在等待 分配新资源的同时,进程继续占有已分配到的资源。 ●环路等待条件。指存在一种进程资源的循环等待链,链中每一个进程已获得的资源 同时被链中下一个进程所请求。 解决死锁问题常采用的措施有: ●死锁预防。通过破坏死锁产生的四个必要条件中之一来预防死锁的发生。 ●死锁避免。在资源动态分配进程中,用某种方法防止系统进程不安全状态,从而避 免死锁。 ●死锁的检测及解除。通过系统的检测机构及时地检测出死锁的发生,然后采取某种 措施解除死锁。 3.有可能。例如在系统死锁的状态下,进程处于占有等待资源的状态,应当即不属于运行 态也不属于就绪态,即都处于阻塞状态时。 4.在资源分配系统中,死锁发生的原因是由于多个进程共享有限的独占型资源。当多个进 程占有了部分资源又需要更多的资源时,就可能形成循环等待链而导致死锁。 死锁情况分析:每个进程都占有W-1个资源,需再分配1个资源,为保证不死锁,系统必须至少有一个可分配的资源,取M满足: M>=N(W-1)+1 因此保证系统不发生死锁的最小M什可以从下面公式获得: M=N(W-1)+1 1)2*0+1=1,而M=3,不会死锁 2)2*1+1=3,而M=3,不会死锁 3)2*2+1=5,而M=3,可能死锁。出现死锁情况是:一个进程占有2个资源,另一占 1个资源 4)3*1+1=4,而M=5,不会死锁 5)3*2+1=7,而M=7,可能死锁。出现死锁情况是:3个进程各占2个资源

《操作系统原理》5资源管理(死锁)习题

第五章死锁练习题 (一)单项选择题 1.系统出现死锁的根本原因是( )。 A.作业调度不当B.系统中进程太多C.资源的独占性D.资源管理和进程推进顺序都不得当 2.死锁的防止是根据( )采取措施实现的。 A.配置足够的系统资源B.使进程的推进顺序合理 C.破坏产生死锁的四个必要条件之一D.防止系统进入不安全状态 3.采用按序分配资源的策略可以防止死锁.这是利用了使( )条件不成立。 A.互斥使用资源B循环等待资源C.不可抢夺资源D.占有并等待资源 4.可抢夺的资源分配策略可预防死锁,但它只适用于( )。 A.打印机B.磁带机C.绘图仪D.主存空间和处理器 5.进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。 A.时间片轮转算法B.非抢占式优先数算法C.先来先服务算法D.分级调度算法 6.用银行家算法避免死锁时,检测到( )时才分配资源。 A.进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量 B.进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量 C.进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量,且现存资源能满足尚需的最大资源量 D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量,且现存资源能满足本次申请量,但不能满足尚需的最大资源量 7.实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠,对资源的分配策略,往往采用( )策略。 A死锁的防止B.死锁的避免C.死锁的检测D.死锁的防止、避免和检测的混合 (二)填空题 1.若系统中存在一种进程,它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。这种等待永远不能结束,则说明出现了______。 2.如果操作系统对______或没有顾及进程______可能出现的情况,则就可能形成死锁。 3.系统出现死锁的四个必要条件是:互斥使用资源,______,不可抢夺资源和______。 4.如果进程申请一个某类资源时,可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程,则说该类资源中的所有资源是______。 5.如果资源分配图中无环路,则系统中______发生。 6.为了防止死锁的发生,只要采用分配策略使四个必要条件中的______。 7.使占有并等待资源的条件不成立而防止死锁常用两种方法:______和______. 8静态分配资源也称______,要求每—个进程在______就申请它需要的全部资源。 9.释放已占资源的分配策略是仅当进程______时才允许它去申请资源。 10.抢夺式分配资源约定,如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源,而新资源不能满足必须等待时、系统可以______该进程已占有的资源。 11.目前抢夺式的分配策略只适用于______和______。 12.对资源采用______的策略可以使循环等待资源的条件不成立。 13.如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源,则称系统处于______。14.只要能保持系统处于安全状态就可______的发生。 15.______是一种古典的安全状态测试方法。 16.要实现______,只要当进程提出资源申请时,系统动态测试资源分配情况,仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程。

用信号量实现线程同步与互斥

用信号量实现线程同步与互斥 一、相关Win32 API函数 1、创建线程 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId); 函数作用:在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程,并返回已建线程的句柄。 各参数含义: ?lpThreadAttributes:指向一个SECURITY_ATTRIBUTES 结构的指针,该结构决定了线程的安全属性,一般置为NULL; ?dwStackSize:指定了线程的堆栈深度,一般都设置为0; ?lpStartAddress:表示新线程开始执行时代码所在函数的地址,即线程的起始地址。 一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,ThreadFunc 是线程函数 名;函数名称没有限制,但是必须以下列形式声明:DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ; ?lpParameter:指定了线程执行时传送给线程的32位参数,即线程函数的参数; ?dwCreationFlags:控制线程创建的附加标志,可以取两种值。如果该参数为0,线程在被创建后就会立即开始执行;如果该参数为CREATE_SUSPENDED,则系统产 生线程后,该线程处于挂起状态,并不马上执行,直至函数ResumeThread被调用; ?lpThreadId:该参数返回所创建线程的ID。 如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。 例如: for (int i=0;i

解决多线程中11个常见问题

并发危险 解决多线程代码中的11 个常见的问题 Joe Duffy 本文将介绍以下内容:?基本并发概念 ?并发问题和抑制措施 ?实现安全性的模式?横切概念本文使用了以下技术: 多线程、.NET Framework 目录 数据争用 忘记同步 粒度错误 读写撕裂 无锁定重新排序 重新进入 死锁 锁保护 戳记 两步舞曲 优先级反转 实现安全性的模式 不变性 纯度 隔离 并发现象无处不在。服务器端程序长久以来都必须负责处理基本并发编程模型,而随着多核处理器的日益普及,客户端程序也将需要执行一些任务。随着并发操作的不断增加,有关确保安全的问题也浮现出来。也就是说,在面对大量逻辑并发操作和不断变化的物理硬件并行性程度时,程序必须继续保持同样级别的稳定性和可靠性。 与对应的顺序代码相比,正确设计的并发代码还必须遵循一些额外的规则。对内存的读写以及对共享资源的访问必须使用同步机制进行管制,以防发生冲突。另外,通常有必要对线程进行协调以协同完成某项工作。 这些附加要求所产生的直接结果是,可以从根本上确保线程始终保持一致并且保证其顺利向前推进。同步和协调对时间的依赖性很强,这就导致了它们具有不确定性,难于进行预测和测试。 这些属性之所以让人觉得有些困难,只是因为人们的思路还未转变过来。没有可供学习的专门API,也没有可进行复制和粘贴的代码段。实际上的确有一组基础概念需要您学习和适应。很可能随着时间的推移某些语言和库会隐藏一些概念,但如果您现在就开始执行并发操作,则不会遇到这种情况。本

文将介绍需要注意的一些较为常见的挑战,并针对您在软件中如何运用它们给出一些建议。 首先我将讨论在并发程序中经常会出错的一类问题。我把它们称为“安全隐患”,因为它们很容易发现并且后果通常比较严重。这些危险会导致您的程序因崩溃或内存问题而中断。 当从多个线程并发访问数据时会发生数据争用(或竞争条件)。特别是,在一个或多个线程写入一段数据的同时,如果有一个或多个线程也在读取这段数据,则会发生这种情况。之所以会出现这种问题,是因为Windows 程序(如C++ 和Microsoft .NET Framework 之类的程序)基本上都基于共享内存概念,进程中的所有线程均可访问驻留在同一虚拟地址空间中的数据。静态变量和堆分配可用于共享。请考虑下面这个典型的例子: static class Counter { internal static int s_curr = 0; internal static int GetNext() { return s_curr++; } } Counter 的目标可能是想为GetNext 的每个调用分发一个新的唯一数字。但是,如果程序中的两个线程同时调用GetNext,则这两个线程可能被赋予相同的数字。原因是s_curr++ 编译包括三个独立的步骤: 1.将当前值从共享的s_curr 变量读入处理器寄存器。 2.递增该寄存器。 3.将寄存器值重新写入共享s_curr 变量。 按照这种顺序执行的两个线程可能会在本地从s_curr 读取了相同的值(比如42)并将其递增到某个值(比如43),然后发布相同的结果值。这样一来,GetNext 将为这两个线程返回相同的数字,导致算法中断。虽然简单语句s_curr++ 看似不可分割,但实际却并非如此。 忘记同步 这是最简单的一种数据争用情况:同步被完全遗忘。这种争用很少有良性的情况,也就是说虽然它们是正确的,但大部分都是因为这种正确性的根基存在问题。 这种问题通常不是很明显。例如,某个对象可能是某个大型复杂对象图表的一部分,而该图表恰好可使用静态变量访问,或在创建新线程或将工作排入线程池时通过将某个对象作为闭包的一部分进行传递可变为共享图表。 当对象(图表)从私有变为共享时,一定要多加注意。这称为发布,在后面的隔离上下文中会对此加以讨论。反之称为私有化,即对象(图表)再次从共享变为私有。 对这种问题的解决方案是添加正确的同步。在计数器示例中,我可以使用简单的联锁: static class Counter { internal static volatile int s_curr = 0; internal static int GetNext() { return Interlocked.Increment(ref s_curr);

操作系统(死锁)试题

第五章死锁 一.选择题 1.为多道程序提供的可共享资源不足时,可能出现死锁。但是,不适当的 C 也可能产生死锁。 (A)进程优先权(B)资源的线性分配 (C)进程推进顺序(D)分配队列优先权 2.采用资源剥夺法可以解除死锁,还可以采用 B 方法解除死锁。 (A)执行并行操作(B)撤销进程 (C)拒绝分配新资源(D)修改信号量 3.产生死锁的四个必要条件是:互斥、 B 循环等待和不剥夺。 (A)请求与阻塞(B)请求与保持 (C)请求与释放(D)释放与阻塞 4.在分时操作系统中,进程调度经常采用算法。 (A)先来先服务(B)最高优先权 (C)时间片轮转(D)随机 5.资源的按序分配策略可以破坏条件。 (A)互斥使用资源(B)占有且等待资源 (C)非抢夺资源(D)循环等待资源 6.在 C 情况下,系统出现死锁。 (A)计算机系统发生了重大故障 (B)有多个封锁的进程同时存在 (C)若干进程因竞争而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 (D)资源数远远小于进程数或进程同时申请的资源数量远远超过资源总数 7。银行家算法在解决死锁问题中是用于 B 的。 (A)预防死锁(B)避免死锁 (C)检测死锁(D)解除死锁 8.支持多道程序设计的操作系统在运行过程中,不断地选择新进程运行来实现CPU的共享,但其中不是引起操作系统选择新进程的直接原因。 (A)运行进程的时间片用完 (B)运行进程出错 (C)运行进程要等待某一事件发生 (D)有新进程进入就绪队列 9. 在下列解决死锁的方法中,属于死锁预防策略的是 B 。 (A)银行家算法 (B)有序资源分配法 (C)死锁检测法 (D)资源分配图化简法 二、综合题 1.若系统运行中出现如表所示的资源分配情况,改系统是否安全?如果进程P2此时提出资源申请(1,2,2,2),系统能否将资源分配给它?为什么?

操作系统 实验 五 线程间的互斥与同步

实验五线程间的互斥与同步 实验学时:2学时 实验类型:验证、设计型 一、实验目的 理解POSIX线程(Pthread)互斥锁和POSIX信号量机制,学习它们的使用方法;编写程序,实现多个POSIX线程的同步控制。 二,实验内容 创建4个POSIX线程。其中2个线程(A和B)分别从2个数据文件(data1.txt和data2.txt)读取10个整数. 线程A和B把从文件中读取的逐一整数放入一个缓冲池. 缓冲池由n个缓冲区构成(n=5,并可以方便地调整为其他值),每个缓冲区可以存放一个整数。另外2个线程,C和D,各从缓冲池读取10数据。线程C、D每读出2个数据,分别求出它们的和或乘积,并打印输出。 提示:在创建4个线程当中,A和B是生产者,负责从文件读取数据到公共的缓冲区,C和D是消费者,从缓冲区读取数据然后作不同的计算(加和乘运算)。使用互斥锁和信号量控制这些线程的同步。不限制线程C和D从缓冲区得到的数据来自哪个文件。 在开始设计和实现之前,务必认真阅读课本6.8.4节和第6章后面的编程项目——生产者-消费者问题。

三,实验要求 按照要求编写程序,放在相应的目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果,并写出实验报告。 四,实验设计 1,功能设计 根据实验要求,主程序需要创建四个线程,两个线程负责从文件读取数据到缓冲区,两个线程负责将缓冲区的数据做数学运算。由于同一个进程中的各个线程共享资源,可以用一个二维数组的全局变量作为公共缓冲区,同时还需要一个整形全局变量size用来做数组的索引。读线程的运行函数打开不同的文件并从中读取数据到二维数组中,每次写入数组后size加一。运算线程从二维数组中读数并做运算,每次读数之前size减一。本题的关键在于如何使用信号量保证进程的同步与互斥。在运算线程从缓冲区读取之前缓冲区里必须有数,即任意时刻运算操作的执行次数必须小于等于读取操作的执行次数。同时应该保证两个读线程和两个运算线程两两互斥。由于以上分析,使用了四个信号量sem1,sem2,sem3和sem4。sem1保证线程1和线程2互斥,sem2保证线程3和线程4互斥,sem3保证线程3和线程4互斥,sem4保证线程4和线程1互斥。即这四个信号量使四个线程循环进行,从而保证了运行结果的正确性。 源代码及注释: #include #include #include #define NUM 200

数据库死锁问题总结

数据库死锁问题总结 1、死锁(Deadlock) 所谓死锁:是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造 成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系 统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。由于资源占用是互斥的,当某个进程提出申请资源后,使得有关进程在无外力 协助下,永远分配不到必需的资源而无法继续运行,这就产生了一种特殊现象 死锁。一种情形,此时执行程序中两个或多个线程发生永久堵塞(等待),每 个线程都在等待被其他线程占用并堵塞了的资源。例如,如果线程A锁住了记 录1并等待记录2,而线程B锁住了记录2并等待记录1,这样两个线程就发 生了死锁现象。计算机系统中,如果系统的资源分配策略不当,更常见的可能是 程序员写的程序有错误等,则会导致进程因竞争资源不当而产生死锁的现象。 锁有多种实现方式,比如意向锁,共享-排他锁,锁表,树形协议,时间戳协 议等等。锁还有多种粒度,比如可以在表上加锁,也可以在记录上加锁。(回滚 一个,让另一个进程顺利进行) 产生死锁的原因主要是: (1)系统资源不足。 (2)进程运行推进的顺序不合适。 (3)资源分配不当等。 如果系统资源充足,进程的资源请求都能够得到满足,死锁出现的可能 性就很低,否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次,进程运行推进顺序 与速度不同,也可能产生死锁。 产生死锁的四个必要条件: (1)互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。 (2)请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。 破解:静态分配(分配全部资源) (3)不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。 破解:可剥夺 (4)循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。 破解:有序分配 这四个条件是死锁的必要条件,只要系统发生死锁,这些条件必然成立,而只要上述条件之一不满足,就不会发生死锁。 死锁的预防和解除:

操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案

1.有三个批处理作业,第一个作业10:00 到达,需要执行2 小时;第二个作业在10:10 到达,需要执行1 小时;第三个作业在10:25 到达,需要执行25 分钟。分别采用先来先服务,短作业优先和最高响应比优先三种调度算法,各自的平均周转时间是多少? 解: 先来先服务: (结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间) 短作业优先: 1)初始只有作业1,所以先执行作业1,结束时间是12:00,此时有作业2和3; 2)作业3需要时间短,所以先执行; 最高响应比优先: 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间,综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达,所以先执行作业1; 2)12:00时有作业2和3, 作业2:等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8; 作业3:等待时间=12:00-10:25=95m,响应比=1+95/25=4.8; 所以先执行作业3 2.在一单道批处理系统中,一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种作业调度算法的平均周转时间T 和平均带权周转时间W。 (1)先来先服务;(2)短作业优先(3)高响应比优先

解: 先来先服务: 短作业优先: 作业顺序: 1)8:00只有作业1,所以执行作业1; 2)9:00有作业2和3,作业3短,所以先执行3; 3)9:12有作业2和4,作业4短,所以先执行4; 高响应比优先: 作业顺序: 1)8:00只有作业1,所以执行作业1; 2)9:00有作业2和3 作业2等待时间=9:00-8:30=30m,响应比=1+30/30=2; 作业3等待时间=9:00-9:00=0m,响应比=1+0/12=1; 所以执行作业2; 3)9:30有作业3和4 作业3等待时间=9:30-9:00=30m,响应比=1+30/12=3.5; 作业4等待时间=9:30-9:06=24m,响应比=1+24/6=5;

四种进程或线程同步互斥的控制方法

四种进程或线程同步互斥的控制方法 1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问。 2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 4、事件:用来通知线程有一些事件已发生,从而启动后继任务的开始。 一临界区 临界区的使用在线程同步中应该算是比较简单,说它简单还是说它同后面讲到的其它方法相比更容易理解。举个简单的例子:比如说有一个全局变量(公共资源)两个线程都会对它进行写操作和读操作,如果我们在这里不加以控制,会产生意想不到的结果。假设线程A 正在把全局变量加1然后打印在屏幕上,但是这时切换到线程B,线程B又把全局变量加1然后又切换到线程A,这时候线程A打印的结果就不是程序想要的结果,也就产生了错误。解决的办法就是设置一个区域,让线程A在操纵全局变量的时候进行加锁,线程B如果想操纵这个全局变量就要等待线程A释放这个锁,这个也就是临界区的概念。 二互斥体 windows api中提供了一个互斥体,功能上要比临界区强大。也许你要问,这个东东和临界区有什么区别,为什么强大?它们有以下几点不一致: 1.critical section是局部对象,而mutex是核心对象。因此像waitforsingleobject是不可以等待临界区的。 2.critical section是快速高效的,而mutex同其相比要慢很多 3.critical section使用围是单一进程中的各个线程,而mutex由于可以有一个名字,因此它是可以应用于不同的进程,当然也可以应用于同一个进程中的不同线程。 4.critical section 无法检测到是否被某一个线程释放,而mutex在某一个线程结束之后会产生一个abandoned的信息。同时mutex只能被拥有它的线程释放。下面举两个应用mutex 的例子,一个是程序只能运行一个实例,也就是说同一个程序如果已经运行了,就不能再运行了;另一个是关于非常经典的哲学家吃饭问题的例子。 三事件 事件对象的特点是它可以应用在重叠I/O(overlapped I/0)上,比如说socket编程中有两种模型,一种是重叠I/0,一种是完成端口都是可以使用事件同步。它也是核心对象,因此可以被waitforsingleobje这些函数等待;事件可以有名字,因此可以被其他进程开启。 四信号量 semaphore的概念理解起来可能要比mutex还难,我先简单说一下创建信号量的函数,因为我在开始使用的时候没有很快弄清楚,可能现在还有理解不对的地方,如果有错误还是请大侠多多指教。 CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // SD LONG lInitialCount, // initial count LONG lMaximumCount, // maximum count LPCTSTR lpName // object name )

4:一个经典的多线程同步问题汇总

一个经典的多线程同步问题 程序描述: 主线程启动10个子线程并将表示子线程序号的变量地址作为参数传递给子线程。子线程接收参数 -> sleep(50) -> 全局变量++ -> sleep(0) -> 输出参数和全局变量。 要求: 1.子线程输出的线程序号不能重复。 2.全局变量的输出必须递增。 下面画了个简单的示意图: 分析下这个问题的考察点,主要考察点有二个: 1.主线程创建子线程并传入一个指向变量地址的指针作参数,由于线程启动须要花费一定的时间,所以在子线程根据这个指针访问并保存数据前,主线程应等待子线程保存完毕后才能改动该参数并启动下一个线程。这涉及到主线程与子线程之间的同步。 2.子线程之间会互斥的改动和输出全局变量。要求全局变量的输出必须递增。这涉及到各子线程间的互斥。 下面列出这个程序的基本框架,可以在此代码基础上进行修改和验证。 //经典线程同步互斥问题 #include #include #include long g_nNum; //全局资源 unsigned int__stdcall Fun(void *pPM); //线程函数 const int THREAD_NUM = 10; //子线程个数 int main() { g_nNum = 0;

HANDLE handle[THREAD_NUM]; int i = 0; while (i < THREAD_NUM) { handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Fun, &i, 0, NULL); i++;//等子线程接收到参数时主线程可能改变了这个i的值} //保证子线程已全部运行结束 WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE); return 0; } unsigned int__stdcall Fun(void *pPM) { //由于创建线程是要一定的开销的,所以新线程并不能第一时间执行到这来int nThreadNum = *(int *)pPM; //子线程获取参数 Sleep(50);//some work should to do g_nNum++; //处理全局资源 Sleep(0);//some work should to do printf("线程编号为%d 全局资源值为%d\n", nThreadNum, g_nNum); return 0; } 运行结果:

进程(线程)的同步与互斥实验报告

操作系统实验报告 课程名称操作系统实验名称进程(线程)的同步与互斥成绩 学生姓名作业君专业软件工程班级、学号 同组者姓名无实验日期2020 一、实验题目:进程(线程)的同步与互斥 二、实验目的: 自行编制模拟程序,通过形象化的状态显示,加深理解进程的概念、进程之间的状态转换及其所带来的PCB内容、组织的变化,理解进程与其PCB间的一一对应关系。1.掌握基本的同步与互斥算法,理解生产者消费者模型。 2.学习使用Windows中基本的同步对象,掌握相关API的使用方法。 3.了解Windows中多线程的并发执行机制,实现进程的同步与互斥 三、实验内容与要求: 1.实验内容 以生产者/消费者模型为依据,在Windows 环境下创建一个控制台进程,在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者,实现进程(线程)的同步与互斥。 2.实验要求 学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则; 学习了解Windows同步对象及其特性; 熟悉实验环境,掌握相关API的使用方法; 设计程序,实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥; 四、算法描述(含数据结构定义)或流程图 #include #include #include #include #include #include using namespace std;

#define MAX_THREAD_NUM 64 //最大线程数 #define INTE_PER_SEC 1000 //延迟时间的毫秒值 const int SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度 int ProductID = 0; //产品号 int ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号 int in = 0; //产品进缓冲区时的缓冲区下标 int out = 0; //产品出缓冲区时的缓冲区下标 bool running = true; //判断程序能否继续执行的逻辑值 int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列 HANDLE g_hMutex; //公有信号量,用于线程间的互斥HANDLE g_hFullSemaphore; //生产者的私有信号量,当缓冲区满时迫使生产者等待 HANDLE g_hEmptySemaphore; //消费者的私有信号量,当缓冲区空时迫使消费者等待 //定义一个结构体用于存储线程的信息 struct ThreadInfo { int serial; //线程号 char entity; //线程类别(生产者或消费者) double delay; //等待时间 double persist; //操作时间 }; //生产者 void Producer(void* p) { //定义变量用于存储当前线程的信息 DWORD m_delay; DWORD m_persist; int m_serial; //从参数中获得信息 m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial; m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay * INTE_PER_SEC); m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist * INTE_PER_SEC); while (running) { //P操作 cout << "生产者线程 " << m_serial << " 请求生产." << endl; WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore, INFINITE);

操作系统中死锁与死机现象的比较

2010年第12期吉林省教育学院学报 N o .12,2010 第26卷J O U R N A LO FE D U C A T I O N A LI N S T I T U T EO FJ I L I NP R O V I N C E V o l .26(总240期) T o t a l N o .240 收稿日期:2010—07—25作者简介:哈森格日乐,女,内蒙古兴安盟广播电视大学,讲师。研究方向:计算机应用。 操作系统中死锁与死机现象的教学比较 哈森格日乐 (内蒙古兴安盟广播电视大学,内蒙古兴安盟137400) 摘要:死锁是计算机操作系统中的一个突出问题。死锁与死机是两个不同又有关联的概念。本文从死锁与死机的概念、 产生的原因及排除三个方面进行了比较论述。 关键词:死锁;死机;进程中图分类号:G 642.0 文献标识码:A 文章编号:1671—1580(2010)12—0071—02 操作系统中的死锁可定义为:各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源,且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源,各并发进程不能继续向前推进的状态。它是操作系统核心在内部管理和控制的调度设计中造成系统无法继续运行的“死机”现象。 一、产生死锁与“死机”的原因(一)死锁的起因及必要条件 死锁的起因是并发进程的资源竞争。产生死锁的根本原因在于系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。显然,由于资源的有限性,不可能为所有要求资源的进程无限制地提供资源。但是,可以采用适当的资源分配算法,以达到消除死锁的目的。然而要达到消除死锁的目的必须了解产生死锁的必要条件。这个我们从死锁的概念就可以得到。1.互斥条件。并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的,进程对它所需要的资源进行排他性控制;2.不剥夺条件。进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行剥夺,而只能由获得该资源的进程自己释放;3.部分分配。进程每次申请它所需要的一部分资源,在等待新资源的同时,继续占用已分配到的资源;4.环路条件。存在一种进程循环链,链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。 (二)“死机”的原因1.W i n d o w s 的即插即用功能,简化了新硬件的安装,但随之而来的是系统启动时,总是要搜索所有的驱动程序再决定运行。因此,某些失效硬件的驱动程序会导致“死机”。 2.资源耗尽:“蓝屏”故障常常发生在进行一项比较大或比较多的工作时,或是在保存复制的时候,往往发生得比较突然。这类故障的发生原因主要是与三个堆资源(系统资源、用户资源、G D I 资源)的占用情况有关。资源耗尽会出现“系统资源严重不足”等“蓝屏”警告。平时可以观察一下系统资源的可用比例。 3.版本冲突:尤其是不同文件管理方式。W i n 98与W i n 2000等的F A T 16/32、N T F S 就是如此。 4.注册表损坏:注册表是W i n d o w s 95之后引入的一个管理新概念,采用“表格”数据结构,其中包含了系统所有的信息。在启动和运行时,机器会读取其中的内容以配置系统,同时几乎所有重要操作都会在其中留下蛛丝马迹。通过修改,轻易实现常规操作无法实现的功能,但如果其中的信息受到破坏,那么系统就不能正常工作。 5.“碎片”太多:新安装的系统,数据的存放是连续的。不断运行工作后使文件在硬盘上的存放位置凌乱异常。即便不出现错误,系统性能也要降低。需要定期对硬盘进行碎片整理。 6.驻留主存:任务栏右下侧的系统托盘内的图标控制会使操作带来很大的方便,但这样的方便不仅降低系统性能,而且会耗尽主存和其他系统资源,最后造成系统死机。 7.卸载不完整:不完全卸载,会在系统中产生大量的垃圾文件,从而导致系统的不稳定。 71 DOI :10.16083/j .cn ki .1671-1580.2010.12.059

精选大厂java多线程面试题50题

Java多线程50题 1)什么是线程? 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。程序员可以通过它进行多处理器编程,你可以使用多线程对运算密集型任务提速。比如,如果一个线程完成一个任务要100毫秒,那么用十个线程完成改任务只需10毫秒。 2)线程和进程有什么区别? 线程是进程的子集,一个进程可以有很多线程,每条线程并行执行不同的任务。不同的进程使用不同的内存空间,而所有的线程共享一片相同的内存空间。别把它和栈内存搞混,每个线程都拥有单独的栈内存用来存储本地数据。更多详细信息请点击这里。 3)如何在Java中实现线程? https://www.360docs.net/doc/042266518.html,ng.Thread类的实例就是一个线程但是它需要调用https://www.360docs.net/doc/042266518.html,ng.Runnable接口来执行,由于线程类本身就是调用的 Runnable接口所以你可以继承https://www.360docs.net/doc/042266518.html,ng.Thread类或者直接调用Runnable接口来重写run()方法实现线程。 4)Thread类中的start()和run()方法有什么区别? 这个问题经常被问到,但还是能从此区分出面试者对Java线程模型的理解程度。start()方法被用来启动新创建的线程,而且start()内部调用了run()方法,这和直接调用run()方法的效果不一样。当你

调用run()方法的时候,只会是在原来的线程中调用,没有新的线程启动,start()方法才会启动新线程。 5)Java中Runnable和Callable有什么不同? Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了,Callable是在JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的call()方法可以返回值和抛出异常,而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。 6)Java内存模型是什么? Java内存模型规定和指引Java程序在不同的内存架构、CPU 和操作系统间有确定性地行为。它在多线程的情况下尤其重要。 Java内存模型对一个线程所做的变动能被其它线程可见提供了保证,它们之间是先行发生关系。 ●线程内的代码能够按先后顺序执行,这被称为程序次序 规则。 ●对于同一个锁,一个解锁操作一定要发生在时间上后发 生的另一个锁定操作之前,也叫做管程锁定规则。 ●前一个对Volatile的写操作在后一个volatile的读操作之 前,也叫volatile变量规则。 ●一个线程内的任何操作必需在这个线程的start()调用之 后,也叫作线程启动规则。 ●一个线程的所有操作都会在线程终止之前,线程终止规

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