上一个章节中，我们讲了什么是信号量，如何用信号量来实现进程之间的同步、互斥。

但是吧，用信号量来实现的话，好麻烦哟，在各个进程之间都要大量的 PV 操作，而且操作不当一不小心就死锁了，为了锻炼大家如何更好的使用 PV 操作，其实在进程同步互斥，有几个比较经典的案例，比如说：生产者、消费者问题、多生产者、多消费者问题、吸烟者、读者写者、哲学家进餐等经典用来锻炼进程同步逻辑的问题，当然感兴趣的同学可以自行去学习和了解，我这里就不都说了。

信号量的缺点也比较显而易见，PV操作在各个进程中都需要去实现，不便于管理，容易发生死锁。在 1974 年和 1977 年， Hore 和 Hansen 提出了管程。

什么是管程

说白了，管程也是用来解决进程同步互斥的一种工具，他的操作比信号量更加简单，管程封装了同步操作，对进程隐藏了同步细节。

那管程有什么好处？

1、把分散在各个进程中临界区集中起来进行管理；

2、防止进程有意或者无意的违法同步操作；

3、便于用高级语言来写程序；

说了这些好处，第一次看没理解也是很正常的，只能把管程了解透彻，才能明白它的好处，我们接着往下看。

管程的组成

管程，你可以把它当作一个类看作，一个类里面有啥？ 在 Java 类里面可以有属性、构造方法、业务方法，管程它里面也有这些东西。

1、局部于管程的共享变量，这里就可以理解类里面的属性。

2、对数据结构进行操作的一组过程，这里可以理解成业务方法，在方法里面我们可以操作类属性。

3、对局部于管程的数据进行初始化的语句，可以理解为构造方法，初始化属性值。

而且管程还有这么几个特性：

1、管程内的数据，只能被管程里面的方法所访问，管程内部的共享变量对外是不能直接访问的。

2、一个进程只能调用管程中的方法，才能访问管程内的共享数据。

3、每一次，只允许一个进程调用管程内的某个方法。

管程实现互斥、同步

首先我们来用伪代码实现一个管程：

monitor ProducerConsumer
    // 定义条件变量来实现同步
    condition full,empty;
    int count = 0; // 缓冲区中的产品数
    
    // 定义插入的方法
    void insert(Item item){
        if (count == N){
            wait(full)
        }
        count++;
        insert_item(item);
        if(couont == 1){
            signal(empyt)
        }
    }
    
    // 定义移除的方法
    Item remove(){
        if(count == 0){
            wait(empty);
        }
        count--;
        if(count == N-1){
            signal(full);
        }
        return
    }


end monitor

在这里我们定义了一个生产者和消费者的一个管程，里面有两个函数，一个是 insert、一个是 remove，每次 insert 只能有一个进程进行操作，也就是互斥。 消费者必须要等到生产者执行完成之后，消费者才有东西可以消费，这里就是同步。

我们先看互斥，假设现在生产者/消费者的代码如下：

product(){
    item = 有一个新的产品;
    ProducerConsumer.insert(item)
}


consumer(){
   item = ProducerConsumer.remove()
}

在这里，消费者是直接调用了 insert 的函数，如果在这个有多个线程并发的来执行调用 insert 函数这句代码，只会有一个进程能进入，这个是由编译器负责实现各个进程互斥进入管程的过程。

而消费数据，管程里面则是利用了 count 属性，以及 P(wait) V(signal) 操作，来控制，必须要生产者先执行 V 操作，消费者才能被唤醒。

其实大家也能看到，管程之所以被说是一个类，是因为管程采用了封装的思想，把复杂的细节隐藏了，我们只需要调用管程提供的特定“入口”就能实现进程同步/互斥了

本章总结