Windows进程互斥与同步：临界区与经典算法详解

在Windows操作系统原理课程讲义的第五部分，主要探讨了其他同步方法和进程间的关系。首先，进程和线程是操作系统的基本组件，它们共同协作以管理系统的资源。进程互斥和同步是确保并发程序正确执行的关键概念，特别是在共享资源的情况下。 "Critical Section"（临界区）对象是操作系统提供的核心同步机制，它确保在同一进程中，对临界资源的访问是互斥的。通过将变量声明为CRITICAL_SECTION类型，可以创建一个临界区，使用InitializeCriticalSection初始化，EnterCriticalSection进入临界区进行独占访问，TryEnterCriticalSection尝试进入但非阻塞，LeaveCriticalSection离开临界区并释放权限，以及DeleteCriticalSection删除相关资源。 进程间的互斥和同步涉及到多个实例下的问题。例如，在飞机订票系统中，两个进程T1和T2需同时访问共享变量x，这就需要互斥条件来避免修改冲突。经典的进程同步问题包括信号量和管程（Monitor）的使用，如信号量通过计数器实现对资源的控制，而管程则提供更高级别的并发控制。 操作顺序冲突是另一种可能的问题，比如三个进程get、process和print如何合理安排对缓冲区、磁带和打印机的访问，以防止数据混乱。为了解决这些冲突，需要定义临界区的访问过程，包括进入区、退出区和剩余区，确保资源在访问期间的完整性和一致性。 同步机制的设计应遵循一些准则，如"空闲则入"，即当资源空闲时，应允许进程进入；"无空等待"，即有进程已占用资源时，其他进程应被阻塞；"有限等待"，意味着进程不应无限期等待；"让权等待"，未获资源的进程应能适时放弃CPU，进入阻塞状态。 这些原则旨在避免常见的并发问题，如死锁和饥饿。死锁是指多个进程因互相等待对方释放资源而陷入僵局，而饥饿则是某些进程持续无法获得必需资源导致无法正常工作。理解和应用这些同步方法对于保证操作系统中多任务环境的稳定性和效率至关重要。