程序的原子性指：整个程序中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不可能停滞在中间某个环节。
原子性操作：原子性在一个操作是不可中断的，要么全部执行成功要么全部执行失败，有着“同生共死”的感觉。及时在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程所干扰。
pv原语操作
（1）操作系统PV意思：PV操作与信号量的处理相关，P表示通过的意度思，V表示释放的意思。 （2）p操作和v操作是不可中断问的程序段，称为原语。如果将信号量看作共享变量，则pv操作为其临界区，多个答进程不能同时执行，一般用硬件方法保证。一个信专号量只能置一次初值，以后只能对之进属行p操作或v操作。
临界资源和临界区各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源。属于临界资源的硬件有打印机、磁带机等,软件有消息缓冲队列、变量、数组、缓冲区等。 诸进程间应采取互斥方式，实现对这种资源的共享。
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
同步和互斥互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
信号量（semaphore） 特性
抽象的来讲，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程/进程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。当一个线程调用Wait操作时，它要么得到资源然后将信号量减一，要么一直等下去（指放入阻塞队列），直到信号量大于等于一时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为释放了由信号量守护的资源。
操作方式对信号量有4种操作(#include)：
1. 初始化（initialize），也叫做建立（create） int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
2. 等信号（wait），也可叫做挂起（suspend）int sem_wait(sem_t *sem);
3. 给信号（signal）或发信号（post） int sem_post（sem_t *sem）;
4.清理（destroy） int sem_destory(sem_t *sem);
Semaphore的主要方法摘要：
- void acquire():从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。
- void release():释放一个许可，将其返回给信号量。
- int availablePermits():返回此信号量中当前可用的许可数。
- boolean hasQueuedThreads():查询是否有线程正在等待获取。
public class StudySemaphore {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//信号量，只允许 3个线程同时访问
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i=0;i0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1； ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
信号中包括一个整形变量，和两个原子操作P和V，其原子性由操作系统保证，这个整形变量只能通过P操作和V操作改变。
信号量的等待进程被放在等待队列中，按先进先出的次序执行。
3）信号量分类：
i)二进制信号量：资源数目为0或1
ii)资源信号量：资源数目为任何非负值
两者其实是等价的，基于一个可以实现另一个。
4) 信号量作用：
i）实现临界区的互斥访问
进入临界区之前使用P操作，如果信号量为1，则进入，且信号量设置为0。如果信号量为0，则进入等待队列。
退出临界区之后使用V操作，信号量值加1，如果信号量还小于等于0，则唤醒等待队列中的一个进程。
ii)实现条件同步
一个线程A使用P操作，一个线程B使用V操作，初始的信号量设置为0。则为了满足某个条件，必须在线程B执行之后，才可以执行线程A。用信号量可以轻松实现这一点。
6）使用信号量的缺陷
读/开发代码比较困难，而且PV在不同的线程里配对，容易写错。而且必须先检查资源信号量的值，再进入临界区（即先写emptyBuffers->P(),再写mutex->P())，否则所有线程都不能进入临界区。
三、管程:https://zhangjq.blog.csdn.net/article/details/87899231
1）概述
管程是为了解决信号量在临界区的PV操作上的配对的麻烦，把配对的PV操作集中在一起，生成的一种并发编程方法。其中使用了条件变量这种同步机制。
管程与临界区不同的是:
- 在管程中的线程可以临时放弃管程的互斥访问，让其他线程进入到管程中来。
- 而临界区中的线程只能在线程退出临界区时，才可以放弃对临界区的访问。
2）管程的组成
当条件变量的数目为0时，管程和临界区相同。
3）条件变量
一个条件变量就对应于一个等待队列，每个条件变量有一个Wait()操作和Signal（）操作
4）用管程实现生产者-消费者问题
先进入管程，再进行判断。就是因为管程中的线程可以放弃对管程的互斥访问，交由其他线程访问管程。
5）管程条件变量的释放处理方式
进程A执行，被阻塞，进入等待队列，切换到进程B，当进程B执行signal操作使进程A可以执行时，有两种方式：一种是等进程B执行完再执行进程A，另一种是立即切换到进程A，等执行完进程A再切换到进程B，执行进程B。
第二种比第一种多了一次切换，所以第一种比较高效，但第二种容易证明其正确性。第一种主要用于真实OS和Java中，第二种主要见于教材中。
四、哲学家就餐问题
方案1：都先拿左边的叉子，再拿右边的叉子，拿不到就等着。当5个哲学家同时拿起左边的叉子时，就会引起死锁。
方案2：某一时间内，只能有一个哲学家在进餐，其他的人都不许拿叉子。结果正确，但是效率低。
方案3：按某一规律（下图是按奇偶数分类）让不同的哲学家先拿不同方向的叉子，即不是都先拿左手的叉子或右手的叉子，而是有的先拿左手的叉子，有的先拿右手的叉子。从而避免方案1中死锁的发生。
五、读者写者问题
信号量和互斥锁的区别
1. 互斥量用于线程的互斥，信号量用于线程的同步。
这是互斥量和信号量的根本区别，也就是互斥和同步之间的区别。
互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
2. 互斥量值只能为0/1，信号量值可以为非负整数。
也就是说，一个互斥量只能用于一个资源的互斥访问，它不能实现多个资源的多线程互斥问题。信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。当信号量为单值信号量是，也可以完成一个资源的互斥访问。
3. 互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用，信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到。
作用域
4.信号量: 进程间或线程间(linux仅线程间的无名信号量pthread semaphore)
互斥锁: 线程间
信号量不一定是锁定某一个资源，而是流程上的概念，比如：有A,B两个线程，B线程要等A线程完成某一任务以后再进行自己下面的步骤，这个任务 并不一定是锁定某一资源，还可以是进行一些计算或者数据处理之类。
而线程互斥量则是“锁住某一资源”的概念，在锁定期间内，其他线程无法对被保护的数据进 行操作。在有些情况下两者可以互换。
以下是信号灯（量)的一些概念:
信号灯与互斥锁和条件变量的主要不同在于”灯”的概念，灯亮则意味着资源可用，灯灭则意味着不可用。
- 互斥锁和条件变量,同步方式侧重于”等待”操作，即资 源不可用的话
- 信号灯机制,则侧重于点灯，即告知资源可用；
没有等待线程的解锁或激发条件都是没有意义的，而没有等待灯亮的线程的点灯操作则有效，且能保持 灯亮状态。当然，这样的操作原语也意味着更多的开销。
信号灯的应用除了灯亮/灯灭这种二元灯以外，也可以采用大于1的灯数，以表示资源数大于1，这时可以称之为多元灯。
互斥量(Mutex)
互斥量表现互斥现象的数据结构，也被当作二元信号灯。一个互斥基本上是一个多任务敏感的二元信号，它能用作同步多任务的行为，它常用作保护从中断来的临界段代码并且在共享同步使用的资源。
Mutex本质上说就是一把锁，提供对资源的独占访问，所以Mutex主要的作用是用于互斥。Mutex对象的值，只有0和1两个值。这两个值也分别代表了Mutex的两种状态。值为0, 表示锁定状态，当前对象被锁定，用户进程/线程如果试图Lock临界资源，则进入排队等待；值为1，表示空闲状态，当前对象为空闲，用户进程/线程可以Lock临界资源，之后Mutex值减1变为0。
Mutex可以被抽象为四个操作：
- 创建 Create
- 加锁 Lock
- 解锁 Unlock
- 销毁 Destroy
Mutex被创建时可以有初始值，表示Mutex被创建后，是锁定状态还是空闲状态。在同一个线程中，为了防止死锁，系统不允许连续两次对Mutex加锁(系统一般会在第二次调用立刻返回)。也就是说，加锁和解锁这两个对应的操作，需要在同一个线程中完成。
不同操作系统中提供的Mutex函数:
动作\系统
Win32
Linyx
Solaris
创建
CreateMutex
pthread_mutex_init
mutex_init
加锁
WaitForSingleObject
pthread_mutex_lock
mutex_lock
解锁
ReleaseMutex
pthread_mutex_unlock
mutex_unlock
销毁
CloseHandle
pthread_mutex_destroy
mutex_destroy
信号量
信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。
信号量可以分为几类：
² 二进制信号量(binary semaphore)：只允许信号量取0或1值，其同时只能被一个线程获取。
² 整型信号量（integer semaphore)：信号量取值是整数，它可以被多个线程同时获得，直到信号量的值变为0。
² 记录型信号量（record semaphore)：每个信号量s除一个整数值value（计数）外，还有一个等待队列List，其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。当信号量被释放一个，值被加一后，系统自动从等待队列中唤醒一个等待中的线程，让其获得信号量，同时信号量再减一。
信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问，信号量的值是一个非负整数，所有通过它的线程都会将该整数减一。如果计数器大于0，则访问被允许，计数器减1；如果为0，则访问被禁止，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。
计数器计算的结果是允许访问共享资源的通行证。因此，为了访问共享资源，线程必须从信号量得到通行证， 如果该信号量的计数大于0，则此线程获得一个通行证，这将导致信号量的计数递减，否则，此线程将阻塞直到获得一个通行证为止。当此线程不再需要访问共享资源时，它释放该通行证，这导致信号量的计数递增，如果另一个线程等待通行证，则那个线程将在那时获得通行证。
Semaphore可以被抽象为五个操作：
- 创建 Create
- 等待 Wait：
线程等待信号量，如果值大于0，则获得，值减一；如果只等于0，则一直线程进入睡眠状态，知道信号量值大于0或者超时。
-释放 Post
执行释放信号量，则值加一；如果此时有正在等待的线程，则唤醒该线程。
-试图等待 TryWait
如果调用TryWait，线程并不真正的去获得信号量，还是检查信号量是否能够被获得，如果信号量值大于0，则TryWait返回成功；否则返回失败。
-销毁 Destroy
信号量，是可以用来保护两个或多个关键代码段，这些关键代码段不能并发调用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量。如果关键代码段中没有任何线程，那么线程会立即进入该框图中的那个部分。一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。为了完成这个过程，需要创建一个信号量，然后将Acquire Semaphore VI以及Release Semaphore VI分别放置在每个关键代码段的首末端。确认这些信号量VI引用的是初始创建的信号量。
动作\系统
Win32
POSIX
创建
CreateSemaphore
sem_init
等待
WaitForSingleObject
sem _wait
释放
ReleaseMutex
sem _post
试图等待
WaitForSingleObject
sem _trywait
销毁
CloseHandle
sem_destroy
