???????操作系统(OS)这门学科在计算机领域有着很重要的作用，作为计算机硬件和软件的临界者，对计算机发展有着很重要的意义，随着时代的不断发展，越来越多的操作系统进入大众视野，无论是大家耳熟能详的Windows、MAC，抑或是程序员口中经常念叨的Linux。除了电脑操作系统，手机中的鸿蒙、苹果、安卓也是大家关注的热点，因此要想在计算机领域有所造诣，操作系统是必须要了解掌握的一门学科，因此在这里借助平台，跟大家分享一下我学习操作系统的经验和笔记，用十天的时间来和大家梳理和整理这门学科，让我们一起探索其中的奥秘，享受知识带给我们的快乐吧！！！
管程
结合上篇文章，可以了解到信号量机制存在的问题：编程程序困难、易出错
管程特点：管程封装了同步操作，对进程隐蔽了同步细节，简化了同步功能的调用界面。用户编写并发程序如同编写顺序(串行)程序。
管程是一种特殊软件模块：
1、有局部于管程的共享数据结构
2、对该数据结构操作的一组过程
3、对局部于管程的共享数据设置初始值的语句
管程的基本特征：
1、局部于管程的数据只能被局部于管程的过程所访问
2、一个进程只有通过调用管程内的过程才能进入管程访问共享数据
3、每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程
管程的属性：
1、共享性：管程可被系统范围内的进程互斥访问，属于共享资源
2、安全性：管程的局部变量只能由管程的过程访问，不允许进程或其它管程直接访问，管程也不能访问非局部于它的变量。
3、互斥性：多个进程对管程的访问是互斥的。任一时刻，管程中只能有一个活跃进程。
4、封装性：管程内的数据结构是私有的，只能在管程内使用，管程内的过程也只能使用管程内的数据结构。进程通过调用管程的过程使用临界资源。管程在Java中已实现。
伪代码实现：
monitor ProducerConsumer
condition full,empty; //条件变量用来实现同步（排队）
int count=0; //缓冲区中的产品数
void insert(Item item){ //把产品item放入缓冲区
if(count==N)
wait(full);
count++;
insert_item(item);
if(count==1)
signal(empty);
}
Item remove(){ //从缓冲区中取出一个产品
if（count==0）
wait(empty);
count--;
if(count==N-1)
signal(full);
return remove_item();
}
end monitor
//生产者进程
Producer(){
while(1){
item = 生产一个产品；
ProdecerConsumer.insert(item);
}
}
//消费者进程
consumer(){
while(1){
item = ProdecerConsumer.remove();
消费产品item;
}
}
管程引进类似于JAVA编程中封装的思想，实现进程同步互斥的高度解耦，也便于程序员调用功能函数和编写代码，从而进一步提高编程效率。于此同时关于进程与线程中很重要的一个环节，也是程序员编程中不可缺少和回避的一个环节——死锁问题，解决死锁和避免死锁是编程中老生常谈的问题，也是代码工作者需要认真思考的地方，因此我们要了解死锁产生的每一个环节，明白发生的原因及条件，从而牢牢掌握！
死锁
在并发环境下，各进程因竞争资源而造成的一种互相等待对方手里的资源，导致进程阻塞。
产生死锁必须同时满足四个条件：
- 互斥条件：只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁
- 不剥夺条件：进程之间不能抢夺资源，只能主动释放
- 请求和保持条件：进程已经操持了至少一个资源，但是又提出了新资源的性需求
- 循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链
发生死锁一定存在循环等待，但是发生循环等待未必死锁
发生死锁的情况：
1、对系统资源的竞争
2、对程序推进顺序非法
3、当信号量的使用不当也会造成死锁
处理死锁情况
1、预防死锁：破坏四个条件中的一个或多个
2、避免死锁
3、死锁的监测和解除
（1）预防死锁
SPOOLing技术：将互斥资源改造为允许共享使用的资源 —— 限制互斥条件
缺点：有的互斥条件无法改变
操作系统通过调度强行剥夺进程资源 —— 限制不剥夺条件
缺点：
??????????复杂
??????????造成前一段工作失效
??????????增加系统开销，降低吞吐量
??????????造成进程饥饿
静态分配方法：一次申请提供所有需要资源，直至该进程结束
缺点：
??????????资源利用率低
??????????导致饥饿
顺序资源分配法：给出系统中资源编号，规定每个进程必须按编号递增的顺序请求资源
缺点：
??????????不方便提那家新设备
??????????导致资源浪费
??????????用户编程麻烦
（2）避免死锁（银行家算法）
安全序列：系统按照该序列分配资源，每个进程都能顺利完成，系统辨识安全状态，安全序列可能有多个。
银行家算法核心思想：系统提出资源申请是，预判资源分配实收会使操作系统进入不安全状态，若是，暂时不答应此次请求
假设系统中有n个进程，m种资源
利用n*m的矩阵表示所有进程对各种自愿的最大需求数（二维数组）
如果Request<=Need，申请合理
如果Request<=Available,申请合理，否则表示尚无足够资源，Pi必须等待
系统试探着把资源分配给进程Pi，进行计算预判是否会造成不安全状态
Available = Available - Request
Allocation = Allocation + Request
Need = Need - Request
操作系统执行安全性算法，若安全直接分配，否则恢复相应数据，进程阻塞等待
（3）死锁的检测和解除
【1】死锁检测方法
- 用某种数据结构来保存资源的请求和分配信息
- 提供一种算法，利用数据结监测系统
(一条边代表分配了一个资源或发出一个资源请求，若一个图可以可完全简化，则此时没有发生死锁（相当于找到一个安全序列），若最后还有连接的边则表示为处于死锁的进程)
【2】死锁解除算法
- 资源剥夺法：挂起某些死锁进程，并抢占它的资源
- 撤销进程法：枪支撤销部分、甚至全部死锁进程（代价太大）
- 进程回退法：让一个或多个进程回退奥足以避免死锁的地步（操作系统负载大）
【3】如何“动手”？
- 进程优先级
- 已执行多长时间
- 还需多久时间
- 进程已经占用多少资源
- 进程是交互式的还是批处理式的
??????第五天的学习到这里就结束了，不知道小伙伴们收获如何呢？欢迎评论区交流学习，也恳请各位批评指正！！
??????操作系统其实就是计算机中的一个大管家，这个大管家有着很多很厉害的角色（就像谍战片里面的大府中的老管家一样），因此学习操作系统这门课，就像是在欣赏一部谍战片，要想理解角色内涵，你就必须站在其角度去思考，思考其可能会遇到的危险以及应对策略（bug与bug的修复），这样你才能在凶险的代码江湖生存下来，成为一代英雄，留下你的印记，期待与各位在江湖的相遇，也希望大家能给作品一个三连！！
本文参考教材：王道考研——操作系统（配套PDF文件，点赞留言后私信我发你）
教材配套讲解视频：b站链接