---- 整理自狄泰软件唐佐林老师课程

1. 问题

• 任务之间总是完全独立毫无依赖的吗？

1.1 生活中的示例

1.1.1 吃饭问题

1.1.2 十字路口

1.1.3 洗手间

1.1.4 生产消费者问题

• 有n个生产者同时制造产品，并把产品存入仓库中
• 有m个消费者同时需要从仓库中取出产品
• 规则：
  • 一次只允许一个生产者向仓库放入产品
  • 一次只允许一个消费者从仓库取出产品
  • 生产者和消费者不能同时进入仓库

1.2 结论

在特殊情况下，并行执行的任务之间 存在依赖

2. 接下来的问题

• 如何在操作系统中提供 任务间安全依赖的方式？

2.1 临界资源（Critical Resource）

• 每次 只允许一个任务 进行访问（读 / 写）的资源 —— 临界资源

2.2 临界区（Critical Section）

• 每次 只允许一个任务 执行的代码片段 —— 临界区

2.3 任务间的同步

同步： 在特殊情况下，控制 多个任务间的相对执行顺序

2.4 任务间的互斥

互斥：多个任务 在同一时刻都需要访问 临界资源

2.5 互斥锁（Mutex）的定义

互斥锁 是一种 特殊的状态变量（空闲状态 & 占用状态）

• 当互斥锁处于空闲状态时：
  • 任务可成功获取锁并继续执行，也即访问临界资源
  • 锁被任务获取后，自动转化为占用状态
• 当互斥锁处于占用状态时：
  • 试图获取锁的任务会被阻塞，直到锁再次转换为空闲状态

2.6 操作Mutex的关键函数

• uint CreateMutex();
  创建锁，返回锁的唯一标识
• void DestroyMutex(uint mutex);
  销毁指定标识的锁
• void EnterCritical(uint mutex);
  当锁空闲时：获取锁并继续执行
  当锁占用时：阻塞并等待锁释放
• void ExitCritical(uint mutex);
  释放锁（ 同一把锁 的获取和释放必须在同一个任务中 成对出现 ）

2.7 Mutex使用示例设计

• 注意：对于指定的互斥锁，必须先获取再释放，并且获取与释放不能跨任务进行

2.8 课后扩展问题

• Mutex相关函数接口处于用户态还是内核态？
• Mutex处于占用状态时，试图获取Mutex的任务如何阻塞？
• Mutex恢复空闲状态时，如何通知阻塞的任务继续执行？
• 通过Mutex能否保证任务同步执行（即：串行执行）？