题目：GATE-CS-2000 问题 1

题目描述：

有三个进程P1, P2和P3竞争执行一个共享变量x的访问。这些进程从输入设备上读取值并将x的值加上这个值。如果两个或多个进程同时执行x的访问，则可能会发生竞态条件。使用互斥，信号灯，管程等同步原语，为这三个进程实现一个有效的解决方案。

解题思路：

本题目需要使用同步原语来防止竞态条件的发生，以下介绍三种解决方案。

使用互斥锁(mutex)

• 互斥锁是一个同步原语，用于保护共享资源以防止并发和竞态条件。它提供两个方法lock()和unlock()。

• 算法实现：

initialize mutex = 1

P1:
wait(mutex)
x = x + input1
signal(mutex)
exit

P2:
wait(mutex)
x = x + input2
signal(mutex)
exit

P3:
wait(mutex)
x = x + input3
signal(mutex)
exit

使用信号量(semaphore)

• 信号量是一个同步原语，用于协调进程或线程在并发环境中对共享资源的访问。 它提供wait()和signal()方法。

• 算法实现：

initialize semaphore = 1

P1:
wait(semaphore)
x = x + input1
signal(semaphore)
exit

P2:
wait(semaphore)
x = x + input2
signal(semaphore)
exit

P3:
wait(semaphore)
x = x + input3
signal(semaphore)
exit

使用管程(monitor)

• 管程是一种同步原语，它提供了一种将数据和操作组合在一起以实现线程安全的方法。

• 算法实现：

monitor example_monitor
   condition new_condition
   procedure add_input_to_x(integer input)
       x = x + input
   endprocedure

   procedure P1(integer input1)
       add_input_to_x(input1)
       new_condition.signal()
   endprocedure

   procedure P2(integer input2)
       add_input_to_x(input2)
       new_condition.signal()
   endprocedure

   procedure P3(integer input3)
       add_input_to_x(input3)
       new_condition.signal()
   endprocedure
endmonitor

总结

本题目中需要避免竞态条件同时能够访问共享变量，使用互斥，信号灯，管程等同步原语都是有效的解决方案。以上三种解决方案都是可行的，程序员可以根据自己的喜好和习惯自由选择。