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Moniteurs et sémaphores:mécanismes de synchronisation
Les moniteurs et les sémaphores sont des concepts fondamentaux dans les systèmes d'exploitation et la programmation simultanée, utilisés pour synchroniser l'exécution de plusieurs threads ou processus accédant aux ressources partagées. Ils aident à prévenir la corruption des données et à garantir une bonne gestion des ressources dans des environnements multithreads.
1. Semaphores:
- Concept: Un sémaphore est une variable simple à valeur entière accessible uniquement par deux opérations atomiques:`attente () 'et` signal ()'.
- wait (): Diminue la valeur du sémaphore. Si la valeur devient négative, le thread appelant `wait ()` est bloqué jusqu'à ce que la valeur ne devienne non négative.
- signal (): Incréments la valeur du sémaphore. S'il y a des fils bloqués sur «Wait ()», l'un d'eux est débloqué.
- Objectif: Les sémaphores sont utilisés pour implémenter l'exclusion mutuelle (un seul thread peut accéder à une ressource partagée à la fois) ou pour contrôler l'accès à un nombre limité de ressources (par exemple, un nombre fixe d'imprimantes).
- Exemple: Imaginez une imprimante partagée avec un maximum de 10 travaux d'impression dans la file d'attente. Un sémaphore avec une valeur initiale de 10 peut être utilisé pour contrôler l'accès à l'imprimante. Chaque fois qu'un fil veut imprimer, il appelle «attendez ()». Si la valeur devient 0, le thread est bloqué jusqu'à ce qu'un autre thread termine l'impression et appelle `Signal () '.
2. Moniteurs:
- Concept: Un moniteur est une construction de synchronisation de niveau supérieur qui encapsule les données et les procédures qui fonctionnent dessus. Il fournit automatiquement l'exclusion mutuelle, ce qui signifie qu'un seul thread peut accéder aux données à la fois.
- Caractéristiques:
- Encapsulation de données: Les moniteurs masquent les données du monde extérieur, permettant uniquement aux procédures du moniteur d'y accéder.
- Exclusion mutuelle: Un seul thread peut être actif à l'intérieur d'un moniteur à tout moment.
- Variables de condition: Les moniteurs incluent des variables de condition, qui permettent aux threads d'attendre que des conditions spécifiques deviennent vraies. Les threads peuvent utiliser `attendre () 'pour bloquer sur une variable de condition et` signal ()' pour débloquer un autre thread en attente de la même condition.
- Exemple: Imaginez une base de données avec un nombre limité de connexions disponibles. Un moniteur peut être utilisé pour gérer ces connexions. Il comprend une structure de données contenant les connexions et les procédures disponibles pour obtenir et libérer une connexion. Les threads peuvent appeler des procédures dans le moniteur pour obtenir une connexion, et si aucune n'est disponible, ils attendent sur une variable de condition jusqu'à ce qu'une connexion soit libérée.
Différences clés:
- Niveau d'abstraction: Les sémaphores sont des primitives de bas niveau, tandis que les moniteurs fournissent un niveau d'abstraction plus élevé.
- Exclusion mutuelle: Les sémaphores nécessitent un codage explicite pour l'exclusion mutuelle, tandis que les moniteurs le gèrent implicitement.
- Variables de condition: Les moniteurs ont des variables de condition intégrées, tandis que les sémaphores nécessitent généralement des implémentations distinctes.
Résumé:
Les moniteurs et les sémaphores jouent un rôle crucial dans la gestion de la concurrence. Les sémaphores sont plus simples et plus polyvalents, mais nécessitent plus de gestion manuelle. Les moniteurs offrent une abstraction plus élevée et fournissent plus de contrôle sur l'accès aux données partagées. Le choix du mécanisme de synchronisation approprié dépend des besoins spécifiques de votre application.
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