訊號量 semaphore
訊號量是作業系統提供的一種協調共享資源訪問的方法
軟體同步是平等執行緒間的一種同步協商機制
OS是管理者，地位高於程序
用訊號量表示系統資源的數量

由一個整形 (sem)變數和兩個原子操作組成
P()(Prolaag （荷蘭語嘗試減少）)
sem減1
如sem<0, 進入等待, 否則繼續
V()(Verhoog （荷蘭語增加）)
sem加1
如sem≤0,喚醒一個等待程序

P() 可能阻塞，V()不會阻塞，這些只能在核心實現，而不能在使用者實現。

訊號量的使用：
（1） 同步 執行緒間的事件等待
（2） 互斥 臨界區的互斥訪問控制
用訊號量實現臨界區的互斥訪問必須成對使用P，V操作 ，不能次序錯誤、重複或者遺漏

條件同步：初值設為0

自旋鎖不能實現先進先出:
它是為實現保護共享資源而提出一種鎖機制。其實，自旋鎖與互斥鎖比較類似，它們都是為了解決對某項資源的互斥使用。無論是互斥鎖，還是自旋鎖，在任何時刻，最多隻能有一個保持者，也就說，在任何時刻最多隻能有一個執行單元獲得鎖。但是兩者在排程機制上略有不同。對於互斥鎖，如果資源已經被佔用，資源申請者只能進入睡眠狀態。但是自旋鎖不會引起呼叫者睡眠，如果自旋鎖已經被別的執行單元保持，呼叫者就一直迴圈在那裡看是否該自旋鎖的保持者已經釋放了鎖，”自旋”一詞就是因此而得名。
跟互斥鎖一樣，一個執行單元要想訪問被自旋鎖保護的共享資源，必須先得到鎖，在訪問完共享資源後，必須釋放鎖。如果在獲取自旋鎖時，沒有任何執行單元保持該鎖，那麼將立即得到鎖；如果在獲取自旋鎖時鎖已經有保持者，那麼獲取鎖操作將自旋在那裡，直到該自旋鎖的保持者釋放了鎖。由此我們可以看出，自旋鎖是一種比較低階的保護資料結構或程式碼片段的原始方式，這種鎖可能存在兩個問題：
死鎖。試圖遞迴地獲得自旋鎖必然會引起死鎖：遞迴程式的持有例項在第二個例項迴圈，以試圖獲得相同自旋鎖時，不會釋放此自旋鎖。在遞迴程式中使用自旋鎖應遵守下列策略：遞迴程式決不能在持有自旋鎖時呼叫它自己，也決不能在遞迴呼叫時試圖獲得相同的自旋鎖。此外如果一個程序已經將資源鎖定，那麼，即使其它申請這個資源的程序不停地瘋狂“自旋”,也無法獲得資源，從而進入死迴圈。
過多佔用cpu資源。如果不加限制，由於申請者一直在迴圈等待，因此自旋鎖在鎖定的時候,如果不成功,不會睡眠,會持續的嘗試,單cpu的時候自旋鎖會讓其它process動不了. 因此，一般自旋鎖實現會有一個引數限定最多持續嘗試次數. 超出後, 自旋鎖放棄當前time slice. 等下一次機會
由此可見，自旋鎖比較適用於鎖使用者保持鎖時間比較短的情況。正是由於自旋鎖使用者一般保持鎖時間非常短，因此選擇自旋而不是睡眠是非常必要的，自旋鎖的效率遠高於互斥鎖。訊號量和讀寫訊號量適合於保持時間較長的情況，它們會導致呼叫者睡眠，因此只能在程序上下文使用，而自旋鎖適合於保持時間非常短的情況，它可以在任何上下文使用。如果被保護的共享資源只在程序上下文訪問，使用訊號量保護該共享資源非常合適，如果對共享資源的訪問時間非常短，自旋鎖也可以。但是如果被保護的共享資源需要在中斷上下文訪問（包括底半部即中斷處理控制代碼和頂半部即軟中斷），就必須使用自旋鎖。自旋鎖保持期間是搶佔失效的，而訊號量和讀寫訊號量保持期間是可以被搶佔的。自旋鎖只有在核心可搶佔或SMP（多處理器）的情況下才真正需要，在單CPU且不可搶佔的核心下，自旋鎖的所有操作都是空操作，

與前面的區別 P,V程式碼的原子性由作業系統保護。

必須成對使用P，V
如果不申請（P操作），直接V操作：就會有多個執行緒進入到臨界區
如果申請了（P不操作），不釋放（V）:誰都不能進入臨界區

不能避免死鎖的出現，必須在寫程式的時候解決這個問題。
sim++:(保證操作正確性)
TestAndSet（&lock），等價exchange
中斷
軟體處理
* 實現條件同步：執行緒Ａ線上程B後執行
訊號量初始值：0
訊號量解決生產者，消費者問題
emptyBuffers->P()
mutex->P(); 兩者交換，程式出現死鎖

mutex-V()
fullBuffers->V()兩者交換順序，對程式正確性沒有任何影響。

第二種同步方法：管程
訊號量：P,V 操作分配在生產者與消費者中，P,V的配對是比較困難的。
訊號量使用鎖，管程使用條件變數，在解決同步互斥問題上，訊號量與管程等價。
管程：P，V操作的配對，集中在一起
（1）管程採用面向物件的方法，簡化了執行緒間的同步控制。
（2）任何時刻只有一個執行緒在執行管程程式碼
（3）臨界區也是任何時刻只有一個執行緒在執行管程程式碼，但是他們有區別，區別是：正在管程中的執行緒可臨時放棄管程的互斥訪問，等待事件出現時恢復。

管程的使用：
在物件、模組中收集相關共享的資料
定義訪問共享資料的方法，在其他地方不需要同步互斥操作了。
管程也可能出現死鎖的情況
管程中的區域性變數不可以被外部直接訪問
管成組成：
一個鎖（入口，出口）
控制管程程式碼的互斥訪問
0或者多個條件變數
管理共享資料的併發訪問
臨界區只有一個條件變數，而管程管理一系列的條件變數

條件變數
條件變數是管程內的等待機制
進入管程的執行緒因資源被佔用而進入等待狀態
每個條件變量表示一種等待原因，對應一個等待佇列
Wait()操作
將自己阻塞在等待佇列中
喚醒一個等待者或釋放管程的互斥訪問
與訊號量區別：不用判斷sim/numWaiting是否為空，直接加入waitQueue 中，而且不用管配對的問題。
Signal()操作
將等待佇列中的一個執行緒喚醒
如果等待佇列為空，則等同空操作
用管程解決生產者-消費者問題
效率不如訊號量的效率

讀者、寫者問題：
規則：“讀-讀“允許 “寫-讀”互斥” ‘ “寫-寫”互斥

管程實現讀者-寫者問題
AR=0 Active readers 當前正在讀的讀者
AW=0 當前正在寫的寫者
WR=0 當前等待的讀者
WW=0 當前等待的寫者

讀者-寫者問題 (考試實現讀者優先)，
讀者優先
寫者端： StrarWrite() while(while(AR+WR>0)){okToWrite.wait()}
DoneWrite() if(AW==0&&WR>0){okToRead.signal()}

讀者端：
StartRead() while(AW+AR>0){okToRead.wait()}
DoneRead() if(WR>0){okToRead.signal()}else if(WW>0){okToWrite.signal()}

寫者優先
讀者端：
stratRead()函式:while(AW+WW>0){ okToReda.wait()}
DoneRead()函式: if(AR==0&&WW>0) //沒有讀者且有寫者等著則釋放鎖
oktowrite.signal()

寫者端：
startWrite() while((AW+AR)>0){ okToWrite.wait} 但是有等待讀的讀者，是不等的，則說明是寫者優先的
DoneWrite if(WW>0){okToWrite.signal()}else if(WR>0){okToRead.broadcast()}