• 一、前言

• 二、Peterson 算法簡介

• 三、測試代碼

• 四、Mutex 互斥鎖對代碼執(zhí)行效率的影響

• 五、總結(jié)

一、前言

在 Linux 系統(tǒng)中，當多個線程并行執(zhí)行時，如果需要訪問同一個資源，那么在訪問資源的地方，需要使用操作系統(tǒng)為我們提供的同步原語來進行保護。同步原語包括：互斥鎖、條件變量、信號量等，被保護的代碼稱作“臨界區(qū)”。

這是非常正規(guī)的流程，我們基本上也都是這么做的。

那有沒有想過，這些同步原語對代碼的執(zhí)行效率會產(chǎn)生多大的影響？是否可以不使用操作系統(tǒng)提供的這些機制，而是用其它純軟件的方法也能達到保護臨界區(qū)的目的呢？

這篇文章我們介紹一下 Peterson(皮特森)算法，也許實用性不強，但是可以給我們帶來一些思考，提高我們的編程元技能。

二、Peterson 算法簡介

這個算法主要用來解決臨界區(qū)的保護問題。我們知道，一個臨界區(qū)必須保證 3 個條件：

1. 互斥訪問: 在任意一個時刻，最多只能有一個線程可以進入臨界區(qū)；
2. 空閑讓進：當沒有線程正在執(zhí)行臨界區(qū)的代碼時，必須在所有申請進入臨界區(qū)的線程中，選擇其中的一個，讓它進入臨界區(qū)；
3. 有限等待：當一個線程申請進去臨界區(qū)時，不能無限的等待，必須在有限的時間內(nèi)獲得許可進入臨界區(qū)。也就是說，不論其優(yōu)先級多低，不應該餓死在該臨界區(qū)入口處。

Peterson算法是一個實現(xiàn)互斥鎖的并發(fā)程序設計算法，可以控制兩個線程訪問一個共享的用戶資源而不發(fā)生訪問沖突。

Peterson 算法是基于雙線程互斥訪問的 LockOne 與 LockTwo 算法而來。

1. LockOne 算法使用一個 flag 布爾數(shù)組來實現(xiàn)互斥；??
2. LockTwo 使用一個 turn 的整型量來實現(xiàn)互斥；??

這 2 個算法都實現(xiàn)了互斥，但是都存在死鎖的可能。Peterson 算法把這兩種算法結(jié)合起來，完美地用軟件實現(xiàn)了雙線程互斥問題。

算法說明如下

兩個重要的全局變量：

1. flag 數(shù)組：有 2 個布爾元素，分別代表一個線程是否申請進入臨界區(qū)；
2. turn：如果 2 個線程都申請進入臨界區(qū)，這個變量將會決定讓哪一個線程進入臨界區(qū)；

三、測試代碼

// 被 2 個線程同時訪問的全局資源
static int num = 0;

BOOL flag[2] = { 0 };
int turn = 0;

void *thread0_routine(void *arg)
{
for (int i = 0; i < 1000000; i)
{
flag[0] = TRUE;
turn = 1;
while (TRUE == flag[1]