编译器怎么实现互斥

⑴ 分析怎样实现的对共享存储区的互斥和同步

你说的这个是远程监控和备份，需要在PC1上登录客户端软件通过花生壳或其他域名服务器域名解析出去，然后你在PC2上面通过解析出来的域名登录上去进行监控和存储即可。不过远程监控效果很一般，图像也不连续，除非你是光线上网这样才会好一点。

⑵ 计算机操作系统知识点

计算机操作系统知识点

网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中，正因如此，网络的承受能力也面临着越来越严峻的考验―从硬件上、软件上、所用标准上......，各项技术都需要适时应势，对应发展，这正是网络迅速走向进步的催化剂。下面是关于计算机操作系统知识点，希望大家认真阅读!

4.1.1操作系统的概念

操作系统：是管理计算机软硬件资源的程序，同时它又是用户与计算机硬件的接口。

4.1.2操作系统的构成

进程管理、内存管理、文件管理、输入/输出系统管理、二级存储管理、联网、保护系统、命令解释程序

4.2.1操作系统的类别

经过多年的发展，操作系统多种多样。为提高大型计算机系统的资源利用率，操作系统从批处理，多道程序发展为分时操作系统。为了满足计算机处理实时事件的需要，就有实时操作系统。为适应个人计算机系统的需要又出现了桌面操作系统。为适应并行系统的需要，就有了多处理器操作系统。为满足网络和分布计算的需要，就有了网络操作系统和分布式操作系统。此外，还有为支持嵌入式计算机的嵌入式操作系统。

4.2.2计算环境

从计算机诞生至今，操作系统总是与具体的计算环境相联系，它总是在某种计算环境中设置和使用，就目前来看计算环境可分为以下几类：

1.传统计算环境

指普通意义下的独立或联网工作的通用计算机所形成的计算环境。

2.基于Web的计算环境

互联网的普及使得计算被延伸到Web环境。

3.嵌入式计算环境

嵌入式计算机就是安装在某些设备上的计算部件，其计算相对比较简单。

4.3.1进程的概念

什么是进程?它与程序有什么区别?

程序：用户为完成某一个特定问题而编写的操作步骤。

进程：可以简单地被看作是正在执行的程序。但是进程需要一定的资源来完成它的任务(例如CPU时间、内存、文件和I/O设备)。

进程与程序的区别在于进程是动态的、有生命力的，而程序是静态的。一个程序加载到内存，系统就创建一个进程，程序执行结束后，该进程也就消亡了。

在计算机中，由于多个程序共享系统资源，就必然引发对CPU的争夺。如何有效地利用CPU资源，如何在多个请求CPU的进程中选择取舍，这就是进程管理要解决的问题。

4.3.3进程控制块PCB(略)

为了控制进程，操作系统就必须知道进程存储在哪里，以及进程的一些属性。

进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中记录进程的专用数据结构。一个新的进程创建时，操作系统就会为该进程建立一个进程控制块。操作系统根据进程控制块对并发进程进行控制。

4.3.4进程调度及队列图

计算机采用多道程序的目的是使得计算机系统无论何时都有进程运行，单处理器的计算机在某一时刻CPU只能运行一个进程，如果存在多个进程，其它进程就需要等待CPU空闲时才能被调度执行。

当一个进程处于等待或CPU时间片用完时，操作系统就会从该进程中拿走CPU控制权，然后再交给其它进程使用，这就是进程的调度。

4.3.5CPU调度及其准则

在设计CPU调度程序时主要应该考虑的准则包括：

(1)CPU使用率。让CPU尽可能地忙。

(2)吞吐量。让CPU在一定时间内完成的进程数尽可能多。

(3)周转时间。让进程从提交到运行完成的时间尽可能短。

(4)等待时间。让进程在就绪队列中等待所花时间之和尽可能短。

(5)响应时间。让进程从提交请求到产生第一响应之间的时间尽可能短。

主要的CPU调度算法

1、先到先服务

2、最短作业优先

3、优先权

4、轮转

5、多级队列

6、多级反馈队列

4.3.7进程的同步与互斥

进程的同步就是指相互协作的进程不断调整它们之间的相对速度，以实现共同有序地推进。

换句话说,在操作系统中，允许多个进程并发运行。然而，有些进程之间本身存在某种联系，它们在系统中需要一种协作，以保证进程能正确有序地执行并维护数据的一致性。

在操作系统中，可能存在着多个进程。而系统中一些资源一次只允许一个进程使用，这类资源被称为临界资源。在进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。当一个进程进入临界区执行时，其它进程就不允许进入临界区执行，否则就会导致错误结果。由此得出:

多个进程并发执行时，只允许一个进程进入临界区运行，这就是进程的互斥。

例如：多个进程在竞争使用打印机时表现为互斥。

一个文件可供多个进程共享，其中有一个进程在写操作时，其它进程则不允许同时写或读，表现为互斥。

4.3.8进程的死锁及处理方法

在多道程序设计中，多个进程可能竞争一定数量的资源。一个进程在申请资源时，如果所申请资源不足，该进程就必须处于等待状态。如果所申请的资源被其它进程占有，那么进程的等待状态就可能无法改变，从而形成进程之间相互一直等待的局面，这就是死锁。

竞争资源引起死锁

引起死锁的四个必要条件：

互斥：任一时刻只能有一个进程独占某一资源，若另一进程申请该资源则需延迟到该资源释放为止。

占有并等待：即该进程占有部分资源后还在等待其它资源，而该资源被其它进程占有。

非抢占：某进程已占用资源且不主动放弃它所占有的资源时，其它进程不能强占该资源，只有等其完成任务并释放资源。

循环等待：在出现死锁的系统中，一定存在这样一个进程链，其中每个进程至少占有其它进程所必需的资源，从而形成一个等待链。

处理死锁问题的三种方式：

可使用协议预防和避免死锁，确保系统从不会进入死锁状态。

可允许系统进入死锁状态，然后检测出死锁状态，并加以恢复。

可忽略进程死锁问题，并假装系统中死锁从来不会发生。即没有必要把精力花在小概率事件上。

处理死锁优先考虑的顺序：先预防和避免再检测和恢复

4.4内存管理

内存是现代操作系统的核心。内存用于容纳操作系统和各种用户进程，是可以被CPU和I/O设备所共同访问的数据仓库。计算机的所有程序运行时都要调入内存。

内存管理的主要工作是：为每个用户进程合理地分配内存，以保证各个进程之间在存储区不发生冲突;当内存不足时，如何把内存和外存结合起来，给用户提供一个比实际内存大得多的虚拟内存，使得程序能顺利执行。内存管理包括内存分配、地址映射、内存保护和扩充。

4.4.1用户程序执行与地址映射

用户编写程序在执行前，需要多个处理步骤，这些步骤可将源程序转变为二进制机器代码，然后在内存中等待执行。当然有时并非每个步骤都是必需的。

通常，将指令和数据的.地址映射成内存地址可以发生在以下三个执行阶段。(了解)

1.编译阶段:如果在编译时就知道进程将在内存中的什么位置驻留，那么编译器就可以直接以生成绝对地址代码。

2.加载阶段:不知道进程将驻留在什么位置，那么编译器就必须生成程序的逻辑地址，在加载阶段再转变成内存的绝对地址。

3.执行阶段:如果进程在执行时可以从一个内存段移动到另一个内存段，那么进程的绝对地址映射工作只能延迟到执行时进行。

4.4.2物理地址空间与逻辑地址空间

物理地址:是计算机内存单元的真实地址。

物理地址空间:由物理地址所构成的地址范围。

逻辑地址:用户程序地址，从0开始编址。

逻辑地址空间:由逻辑地址所构成的地址范围。

地址映射:用户程序在运行时要装入内存，这就需要将逻辑地址变换成物理地址，这个过程称为地址映射，也称重定位。

用户编写的源程序是不考虑地址的，源程序经CPU编译后产生逻辑地址。从CPU产生的逻辑地址转换为内存中的物理地址的映射是由计算机中被称为内存管理单元的硬件设备来实现的，将逻辑地址与内存管理单元中存放的内存基址相加就得到了物理地址。

4.4.3进程使用内存的交换技术

为了更加有效地使用内存，进程在不运行时，可以暂时从内存移至外存上，直到需要再运行时再重新调回到内存中。也就是说内存管理程序可将刚刚运行过的进程从内存中换出以释放出占用的内存空间，然后将另一个要运行的进程占据前者释放的内存空间。

计算机工作时，为了将多个进程放入到内存就必须考虑在内存中如何放置这些进程。

4.4.4内存分配方案-连续

对于连续内存分配方案，开始时所有内存是一个大的孔，随着内存分配的进行就会形成位置上不连续的大小不一的孔。在连续内存分配方案中，当新进程需要内存时，为其寻找合适的孔，实现内存分配。该方案为每个进程所分配的内存物理地址空间在位置上是连续的。

4.4.5内存分配方案-分页式

分页管理基本思想：

o内存物理地址空间划分为若干个大小相等的块(页框)

o进程的逻辑地址空间也划分为同样大小的块(页面)

o内存分配时每个页面对应地分配一个页框，而一个进程所分得页框在位置上不必是连续的。

页表：操作系统为每个用户程序建立一张页表，该表记录用户程序的每个逻辑页面存放在哪一个内存物理页框。

4.5虚拟内存方案

虚拟内存是一个容量很大的存储器的逻辑模型，它不是任何实际的物理存储器，它一般是借助硬盘来扩大主存的容量。

虚拟内存：对于一个进程来讲，如果仅将当前要运行的几个页面装入内存便可以开始运行，而其余页面可暂时留在磁盘上，待需要时再调入内存，并且调入时也不占用新的内存空间，而是对原来运行过的页面进行置换。这样，就可以在计算机有限的内存中同时驻留多个进程并运行。而对用户来讲感觉到系统提供了足够大的物理内存，而实际上并非真实的，这就是虚拟内存。

4.5.2页面请求与页面置换算法

页面请求:在虚拟内存技术中，进程运行时并没有将所有页面装入到内存，在运行过程中进程会不断地请求页面，如果访问的页面已在内存，就继续执行下去;但如果要访问的页面尚未调入到内存，便请求操作系统将所缺页面调入内存，以便进程能继续运行下去。

页面置换:如果请求页面调入内存时，分配给该进程的页框已用完，就无法立即装入所请求页面。此时，必须将进程中的某个页面从内存的页框调出到磁盘上，再从磁盘上将所请求的页面调入到内存的该页框中。这个过程叫做页面置换。

4.6文件管理

文件管理是操作系统最常见的组成部分。文件管理主要提供目录及其文件的管理。

4.6.1文件的概念

文件：保存在外部存储设备上的相关信息的集合。

文件命名：文件主名+扩展名

文件存取属性：

只读：只允许授权用户进行读操作。

读写：只允许授权用户进行读和写的操作。

文档：允许任何用户进行读写操作。

隐藏：不允许用户直接看到文件名。

文件系统：是对文件进行操作和管理的软件，是用户与外存之间的接口。这个系统将所有文件组织成目录结构保存在外存，一个文件对应其中的一个目录条。目录条记录有文件名、文件位置等信息。

操作系统对文件的基本操作包括：

创建文件、文件写、文件读、文件重定位、文件删除、文件截短。

对文件的其它操作包括：文件复制、重命名、更改属性等。

⑶ 编译器如何处理多线程程序

这是一个多线程例子，里面只有两个线程，是生产者/消费者模式，已编译通过，注释很详细，
如下：

/* 以生产者和消费者模型问题来阐述Linux线程的控制和通信你
生产者线程将生产的产品送入缓冲区，消费者线程则从中取出产品。
缓冲区有N个，是一个环形的缓冲池。
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define BUFFER_SIZE 16

struct prodcons
{
int buffer[BUFFER_SIZE];/*实际存放数据的数组*/
pthread_mutex_t lock;/*互斥体lock，用于对缓冲区的互斥操作*/
int readpos,writepos; /*读写指针*/
pthread_cond_t notempty;/*缓冲区非空的条件变量*/
pthread_cond_t notfull;/*缓冲区未满 的条件变量*/
};

/*初始化缓冲区*/
void pthread_init( struct prodcons *p)
{
pthread_mutex_init(&p->lock,NULL);
pthread_cond_init(&p->notempty,NULL);
pthread_cond_init(&p->notfull,NULL);
p->readpos = 0;
p->writepos = 0;
}

/*将产品放入缓冲区，这里是存入一个整数*/
void put(struct prodcons *p,int data)
{
pthread_mutex_lock(&p->lock);
/*等待缓冲区未满*/
if((p->writepos +1)%BUFFER_SIZE ==p->readpos)
{
pthread_cond_wait(&p->notfull,&p->lock);
}
p->buffer[p->writepos] =data;
p->writepos++;
if(p->writepos >= BUFFER_SIZE)
p->writepos = 0;
pthread_cond_signal(&p->notempty);
pthread_mutex_unlock(&p->lock);
}
/*从缓冲区取出整数*/
int get(struct prodcons *p)
{
int data;
pthread_mutex_lock(&p->lock);
/*等待缓冲区非空*/
if(p->writepos == p->readpos)
{
pthread_cond_wait(&p->notempty ,&p->lock);//非空就设置条件变量notempty
}
/*读书据，移动读指针*/
data = p->buffer[p->readpos];
p->readpos++;
if(p->readpos == BUFFER_SIZE)
p->readpos = 0;
/*设置缓冲区未满的条件变量*/
pthread_cond_signal(&p->notfull);
pthread_mutex_unlock(&p->lock);
return data;
}
/*测试：生产站线程将1 到1000的整数送入缓冲区，消费者线程从缓冲区中获取整数，两者都打印信息*/
#define OVER (-1)
struct prodcons buffer;
void *procer(void *data)
{
int n;
for( n=0;n<1000;n++)
{
printf("%d ------>\n",n);
put(&buffer,n);
}
put(&buffer,OVER);
return NULL;
}
void *consumer(void *data)
{
int d;
while(1)
{
d = get(&buffer);
if(d == OVER)
break;
else
printf("----->%d\n",d);
}
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t th_p,th_c;
void *retval;
pthread_init(&buffer);
pthread_create(&th_p,NULL,procer,0);
pthread_create(&th_c,NULL,consumer,0);
/*等待两个线程结束*/
pthread_join(th_p, &retval);
pthread_join(th_c,&retval);
return 0;
}

⑷ java多线程开发的同步机制有哪些

Java同步
标签： 分类：

一、关键字：

thread（线程）、thread-safe(线程安全)、intercurrent（并发的）

synchronized(同步的)、asynchronized(异步的)、

volatile（易变的）、atomic（原子的）、share（共享）

二、总结背景：

一次读写共享文件编写，嚯，好家伙，竟然揪出这些零碎而又是一路的知识点。于是乎，Google和翻阅了《Java参考大全》、《Effective Java Second Edition》，特此总结一下供日后工作学习参考。

三、概念：

1、 什么时候必须同步？什么叫同步？如何同步？

要跨线程维护正确的可见性，只要在几个线程之间共享非 final 变量，就必须使用 synchronized（或 volatile）以确保一个线程可以看见另一个线程做的更改。

为了在线程之间进行可靠的通信，也为了互斥访问，同步是必须的。这归因于java语言规范的内存模型，它规定了：一个线程所做的变化何时以及如何变成对其它线程可见。

因为多线程将异步行为引进程序，所以在需要同步时，必须有一种方法强制进行。例如：如果2个线程想要通信并且要共享一个复杂的数据结构，如链表，此时需要
确保它们互不冲突，也就是必须阻止B线程在A线程读数据的过程中向链表里面写数据（A获得了锁，B必须等A释放了该锁）。

为了达到这个目的，java在一个旧的的进程同步模型——监控器（Monitor）的基础上实现了一个巧妙的方案：监控器是一个控制机制，可以认为是一个
很小的、只能容纳一个线程的盒子，一旦一个线程进入监控器，其它的线程必须等待，直到那个线程退出监控为止。通过这种方式，一个监控器可以保证共享资源在
同一时刻只可被一个线程使用。这种方式称之为同步。（一旦一个线程进入一个实例的任何同步方法，别的线程将不能进入该同一实例的其它同步方法，但是该实例
的异步方法仍然能够被调用）。

错误的理解：同步嘛，就是几个线程可以同时进行访问。

同步和多线程关系：没多线程环境就不需要同步;有多线程环境也不一定需要同步。

锁提供了两种主要特性：互斥（mutual exclusion） 和可见性（visibility）。

互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。

可见性要更加复杂一些，documents它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的 —— 如果没有同步机制提供的这种可见性保证，线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值，这将引发许多严重问题

小结：为了防止多个线程并发对同一数据的修改，所以需要同步，否则会造成数据不一致（就是所谓的：线程安全。如java集合框架中Hashtable和
Vector是线程安全的。我们的大部分程序都不是线程安全的，因为没有进行同步，而且我们没有必要，因为大部分情况根本没有多线程环境）。

2、 什么叫原子的（原子操作）？

Java原子操作是指：不会被打断地的操作。（就是做到互斥 和可见性？！）

那难道原子操作就可以真的达到线程安全同步效果了吗？实际上有一些原子操作不一定是线程安全的。

那么，原子操作在什么情况下不是线程安全的呢？也许是这个原因导致的：java线程允许线程在自己的内存区保存变量的副本。允许线程使用本地的私有拷贝进
行工作而非每次都使用主存的值是为了提高性能（本人愚见：虽然原子操作是线程安全的，可各线程在得到变量（读操作）后，就是各自玩
弄自己的副本了，更新操作（写操作）因未写入主存中，导致其它线程不可见）。

那该如何解决呢？因此需要通过java同步机制。

在java中，32位或者更少位数的赋值是原子的。在一个32位的硬件平台上，除了double和long型的其它原始类型通常都
是使用32位进行表示，而double和long通常使用64位表示。另外，对象引用使用本机指针实现，通常也是32位的。对这些32位的类型的操作是原
子的。

这些原始类型通常使用32位或者64位表示，这又引入了另一个小小的神话：原始类型的大小是由语言保证的。这是不对的。java语言保证的是原始类型的表
数范围而非JVM中的存储大小。因此，int型总是有相同的表数范围。在一个JVM上可能使用32位实现，而在另一个JVM上可能是64位的。在此再次强
调：在所有平台上被保证的是表数范围，32位以及更小的值的操作是原子的。

3、 不要搞混了：同步、异步

举个例子：普通B/S模式（同步）AJAX技术（异步）

同步：提交请求->等待服务器处理->处理完返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步：请求通过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕

可见，彼“同步”非此“同步”——我们说的java中的那个共享数据同步（synchronized）

一个同步的对象是指行为（动作），一个是同步的对象是指物质（共享数据）。

4、 Java同步机制有4种实现方式：（部分引用网上资源）

① ThreadLocal ② synchronized( ) ③ wait() 与 notify() ④ volatile

目的：都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突
ThreadLocal
ThreadLocal 保证不同线程拥有不同实例，相同线程一定拥有相同的实例，即为每一个使用该变量的线程提供一个该变量值的副本，每一个线程都可以独立改变自己的副本，而不是与其它线程的副本冲突。

优势：提供了线程安全的共享对象

与其它同步机制的区别：同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信；而 ThreadLocal 是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源，这样当然不需要多个线程进行同步了。

volatile
volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。
优势：这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
缘由：Java
语言规范中指出，为了获得最佳速度，允许线程保存共享成员变量的私有拷贝，而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原
始值对比。这样当多个线程同时与某个对象交互时，就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。而 volatile
关键字就是提示 VM ：对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝，而应直接与共享成员变量交互。
使用技巧：在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用 volatile 。当要访问的变量已在 synchronized 代码块中，或者为常量时，不必使用。

线程为了提高效率，将某成员变量(如A)拷贝了一份（如B），线程中对A的访问其实访问的是B。只在某些动作时才进行A和B的同步，因此存在A和B不一致
的情况。volatile就是用来避免这种情况的。
volatile告诉jvm，它所修饰的变量不保留拷贝，直接访问主内存中的（读操作多时使用较好；线程间需要通信，本条做不到）

Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性，但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现 volatile
变量的最新值。Volatile
变量可用于提供线程安全，但是只能应用于非常有限的一组用例：多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值
之间没有约束。

您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：

对变量的写操作不依赖于当前值；该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

sleep() vs wait()
sleep是线程类（Thread）的方法，导致此线程暂停执行指定时间，把执行机会给其他线程，但是监控状态依然保持，到时后会自动恢复。调用sleep不会释放对象锁。
wait是Object类的方法，对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象发出notify方法（或notifyAll）后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。

（如果变量被声明为volatile，在每次访问时都会和主存一致；如果变量在同步方法或者同步块中被访问，当在方法或者块的入口处获得锁以及方法或者块退出时释放锁时变量被同步。）