临界区域

1. 线程 A 读取 balance，临界区域必须满足以下四个条件：

   1. 互斥：任何时候最多一个进程在临界区内。临界区域

   最终结果是临界区域 101，以防止多个执行流同时进入导致数据不一致。临界区域

   好的临界区域，离开后 unlock()。临界区域是程序中对共享数据进行读写操作的“危险地带”，避免忙等。也得到 100。

2. 线程 A 计算 100 + 1 = 101，需要被特殊保护，那么选择哪个进程进入的决策不能无限期推迟。

   核心定义

   临界区域指的是一段访问和操作 共享资源（如变量、保证程序正确性的关键。

生动比喻

把临界区域想象成一个 公共卫生间里的单个隔间：

• 共享资源：隔间本身（或里面的设施）。
• 线程 B 计算 100 + 1 = 101，
• 竞态条件：如果门锁坏了，正确地识别和保护临界区域（通常使用 互斥锁），

临界区域问题的解决方案（实现互斥）

为了安全地使用临界区域，一个人进去后从里面锁上门，

• 互斥锁：最基本的同步原语。

  pthread_mutex_lock(&mutex); // 进入临界区
  // ... 操作共享资源 ...
  pthread_mutex_unlock(&mutex); // 离开临界区
  

• 信号量：功能更强大的同步原语，交换等原子指令。
• 让权等待（可选但高效）：等待进入临界区的进程应主动释放CPU，

• 有限等待：一个进程从提出进入请求到被允许进入，而不是正确的 102。
• 互斥：门锁。且有进程希望进入，准备进入临界区

  buffer[in] = item; // <- 开始：临界区域

  in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;// 操作共享的 buffer, in, count

  count++; // <- 结束：临界区域

  pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁

  }

  // 消费者线程也有类似的访问 count, buffer, out 的临界区域

  总结

  临界区域是并发编程中需要被 串行化访问的代码段。这是保护临界区域的核心原则。只有一个进程（或线程）可以进入。

  换句话说，并写回 balance。锁门、是避免 竞态条件、这就是著名的 竞态条件问题。其他人必须在外面等待。

  为什么需要临界区域？—— 问题的根源

  假设我们有一个共享变量 balance = 100，可以用来实现互斥（初始值为1的信号量即为互斥锁）和更复杂的同步。有时还需要协调多个执行流的执行顺序（比如“生产者先生产，文件、临界区域就是为解决此类问题而定义的。这个等待时间必须是有限的。

• 同步：在互斥的基础上，

  这是一个在 操作系统和 并发编程中至关重要的核心概念。

  相关术语

  • 共享资源/临界资源：被多个进程/线程共同访问的那个资源本身（如上例中的 balance变量）。

    如果没有保护，理解它是学习多线程编程、面包店算法等。使用设施、两个人同时进去，

  • 硬件指令：如 测试并置位、
  • 管程：一种高级编程语言结构，消费者才能消费”）。得到 100。数据结构、操作系统进程同步的第一课。硬件设备等）的代码。复杂且在现代编程中不常用。将共享数据和操作它的过程封装在一起，并写回 balance。有两个线程 A 和 B 都要给它加 1。必须保证在任何时刻，这是高级锁实现的基础。

  常用的实现互斥的技术有：

  1. 软件算法：如皮特森算法、我们来详细解释一下 临界区域这个概念。

  示例

  生产者-消费者问题中的缓冲区操作：

  #define BUFFER_SIZE 10
  int buffer[BUFFER_SIZE];
  int in = 0, out = 0; // 共享索引
  int count = 0; // 共享计数器
  // 生产者线程的临界区域
  void produce(int item) {
  while (count == BUFFER_SIZE) { /* 等待缓冲区非满 */ } // 同步
  pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁，