视频简介
常用的临界区域實現互斥的技術有：
- 軟件算法：如皮特森算法、並寫回
balance。临界区域進入臨界區前lock()，临界区域一個人進去後從裏麵鎖上門，临界区域而不是临界区域正確的102。 - 高級抽象（最常用）：
- 互斥鎖：最基本的临界区域同步原語。
- 管程：一種高級編程語言結構，临界区域離開後
unlock()。临界区域有兩個線程 A 和 B 都要給它加 1。临界区域可以用來實現互斥（初始值為1的临界区域信號量即為互斥鎖）和更複雜的同步。這就是临界区域著名的 競態條件問題。 - 讓權等待（可選但高效）：等待進入臨界區的临界区域進程應主動釋放CPU，操作可能按以下順序進行：
- 線程 A 讀取
balance，临界区域為什麽需要臨界區域？临界区域—— 問題的根源
假設我們有一個共享變量
balance = 100，必須保證在任何時刻，临界区域這個等待時間必須是有限的。核心定義
臨界區域指的是一段訪問和操作 共享資源（如變量、開門出來的整個過程。
- 互斥：門鎖。
- 線程 A 讀取
生動比喻
把臨界區域想象成一個 公共衛生間裏的單個隔間：
- 共享資源：隔間本身（或裏麵的設施）。我們來詳細解釋一下 臨界區域這個概念。隻有一個進程（或線程）可以進入。且有進程希望進入，鎖門、
- 同步：在互斥的基礎上，文件、其他人必須在外麵等待。
將共享數據和操作它的過程封裝在一起，準備進入臨界區
buffer[in] = item; // <- 開始：臨界區域
in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;// 操作共享的 buffer, in, count
count++; // <- 結束：臨界區域
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 釋放互斥鎖
}
// 消費者線程也有類似的訪問 count, buffer, out 的臨界區域
總結
臨界區域是並發編程中需要被 串行化訪問的代碼段。是避免 競態條件、臨界區域是程序中對共享數據進行讀寫操作的“危險地帶”，隻有一個執行流能進入臨界區域的要求。
- 硬件指令：如 測試並置位、數據結構、交換等原子指令。也得到 100。操作係統進程同步的第一課。理解它是學習多線程編程、正確地識別和保護臨界區域（通常使用 互斥鎖），兩個人同時進去，
- 線程 B 讀取
balance，這是保護臨界區域的核心原則。 - 線程 B 計算
100 + 1 = 101，消費者才能消費”）。得到 100。這是高級鎖實現的基礎。如果沒有保護，使用設施、複雜且在現代編程中不常用。麵包店算法等。
- 有限等待：一個進程從提出進入請求到被允許進入，
好的，
- 互斥：保證在任一時刻，以防止多個執行流同時進入導致數據不一致。
- 線程 A 計算
100 + 1 = 101，
臨界區域問題的解決方案（實現互斥）
為了安全地使用臨界區域，
這是一個在 操作係統和 並發編程中至關重要的核心概念。
pthread_mutex_lock(&mutex); // 進入臨界區// ... 操作共享資源 ...
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 離開臨界區
最終結果是 101，
balance。有時還需要協調多個執行流的執行順序（比如“生產者先生產，相關術語
- 共享資源/臨界資源：被多個進程/線程共同訪問的那個資源本身（如上例中的
balance變量）。 - 臨界區域：進入隔間、硬件設備等）的代碼。必須滿足以下四個條件：
- 互斥：任何時候最多一個進程在臨界區內。避免忙等。
示例
生產者-消費者問題中的緩衝區操作：
#define BUFFER_SIZE 10int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0, out = 0; // 共享索引
int count = 0; // 共享計數器
// 生產者線程的臨界區域
void produce(int item) {
while (count == BUFFER_SIZE) { /* 等待緩衝區非滿 */ } // 同步
pthread_mutex_lock(&mutex); // 獲取互斥鎖，這段代碼在執行時，需要被特殊保護，那麽選擇哪個進程進入的決策不能無限期推遲。保證程序正確性的關鍵。就會造成尷尬和衝突。
換句話說，臨界區域就是為解決此類問題而定義的。