Question

1 批处理和脱机打印 打印机程序, 准确的说是打印机进程, 在这个批处理系统中生活的非常自在， 它所在的机器叫做 IBM1401 ， 除了打印之外什么也不干， 每天大部分时间都是歇着。

这个系统还有两台机器， 一台还是 IBM1401，它专门收集程序员写出来的穿孔卡片， 然后转成磁带。

然后操作员把磁带输入到 IBM7094 这个昂贵又强大的计算机上执行， 执行结果也会输出到磁带上。

最后磁带被拿到 1401 上进行打印， 这叫做 脱机打印 （不和 7094 相连接）。 3 冲突 但是这个队列可不是原来的磁带了， 它完全是个动态变化的东西，试运行还不到 20 秒， 冲突就出现了。

WPS 气冲冲的来着打印机进程："打印机， 你怎么搞的， 我的 放假通知.wps 为什么没有打印？“ 打印机：“我没看到什么放假通知.wps 啊”

WPS： “我明明放在了编号为 3 的槽里， 怎么可能没有了？”

在操作系统老大的协助下， 大家查了半天，才知道是 Word 引起的：

当时 Word 插了一脚，也进来打印， 读到了 in = 3, 就是说队列中编号为 3 的槽是空着的， 他把 3 这个值放到了自己的局部变量 free_slot 中， 这时候发生了一次时钟中断 ， 操作系统老大认为 Word 已经运行了足够长的时间，决定切换到 WPS 进程。

WPS 也读到了 in = 3, 把 3 也存到自己的局部变量 free_slot 中， 现在 Word, WPS 都认为 下一个空的槽是 3 ！

WPS 接着干活， 他把文件放到了第 3 号槽里， 并且把 in 改为 4， 然后离开了。

接下来又轮到 Word 运行了， 它发现 free_slot 为 3 ， 就把文件也放到了第 3 号槽里， 把 free_slot 加 1，得到 4， 存入 in 中。

可怜的 WPS ， 他的文件被覆盖掉了。 但是打印机程序啥也察觉不出来， 照样打印不误。

4 临界区 很明显， Word 和 WPS 这两个进程甚至多个进程在读写 in 这个共享变量的时候， 最后的结果严重依赖于进程运行的精确次序， 这次是 WPS 的文件被覆盖掉了， 下次可能就是 Word 了。

这种对共享变量， 共享内存，共享资源进行访问的程序片段叫做临界区 ， 代码在进入临界区之前一定要做好同步或者互斥的操作。

WPS 说： ”老大， 当时你切换 Word 的时候是不是发生了一次时钟中断 ？“

操作系统： “是啊， 有了时钟中断我才能计算时间， 然后做进程切换啊”

“那在访问这个 in 共享变量的时候，我们自己能不能把这个中断给屏蔽？ 这样就不会有进程切换， 肯定没问题了。” Word 问到。

“你想的美，时钟中断是最基本的东西， 我把这个权限给了你们应用程序， 到时候那个家伙屏蔽以后忘记开中断， 我们整个系统就要完蛋了！ ” 操作系统狠狠的瞪了 Word 一眼， Word 赶紧噤声。

“不过我听说有些机器提供了一个特别的指令， 这个指令能检查并且设置内存的值， 而不会被打断， 叫做 TestAndSet， 如果用 C 语言描述的话，类似这样：” WPS 说： “果然是抽象大法好， 这多简单啊。 “ 操作系统说： “是啊， 无论是什么东西，抽象以后用起来好多了， 但是还是要了解底层，这样出现了类似于 BlockingQueue 这样的新概念， 你能迅速搞明白。 ”