同步中的优先级继承协议（PIP）

同步中的优先级继承协议（PIP）是一种在并发编程中解决优先级反转问题的协议。它是一种原语，用于在多个线程之间协调共享资源的访问。PIP允许较高优先级的线程等待由较低优先级线程持有的资源，而不会导致优先级翻转。

优先级反转问题

在多线程程序中，线程的运行优先级通常是不同的。当一个高优先级线程需要一个由低优先级线程持有的资源时，优先级翻转问题便会出现。此时，高优先级线程被阻塞，等待低优先级线程释放资源，这会导致高优先级线程长时间等待，降低程序的性能。

PIP 解决方案

PIP通常涉及三个线程级别：高，中，低。在PIP中，一个低优先级线程可以继承正在等待同一个资源的高优先级线程的优先级。这将确保高优先级线程获得快速响应并减少优先级翻转问题的时间。

PIP采用了一种称为优先级继承的机制，其中低优先级线程临时升高到高优先级线程的优先级，以获得共享资源的访问。在这种机制下，一个阻塞等待共享资源的高优先级线程将降低优先级以便让低优先级线程运行，解锁资源并释放等待中的低优先级线程。这样，高优先级线程将采用低优先级线程的优先级，获得资源的访问，以确保程序的正常执行。

PIP 的优点

PIP具有以下优点：

1. 简单可靠：PIP是一种简单的协议，易于实现和理解，且在许多操作系统中都得到了广泛应用。

2. 高效：PIP允许高优先级线程快速响应和降低优先级翻转所需的时间，提高了程序的效率和性能。

3. 安全性高：PIP避免了优先级翻转问题，从而避免了线程安全方面的潜在问题。

PIP 的应用

PIP广泛应用于各种操作系统和编程语言中。许多Java虚拟机中都支持PIP，称为“Java 的优先级继承机制”，而Linux操作系统支持一个称为“Futex”的PIPalike机制。实际上，许多实时系统都使用PIP等协议来保证线程安全和资源访问的高效性。

from threading import Lock, Thread
from _thread import get_ident
import time
 
# 创建 Lock 对象
lock = Lock()
 
# 创建线程
def target():
    lock.acquire()
    print(f"[{get_ident()}] 获取了锁")
    time.sleep(1)
    lock.release()
    print(f"[{get_ident()}] 释放了锁")
 
# 启动线程
for i in range(5):
    Thread(target=target).start()

上述示例演示使用Python中的Lock实现了同步访问共享资源（标准输出），确保每个线程获得的资源访问具有共享性和独立性，避免了竞态条件或其他线程问题。使用Lock一般不需要使用PIP，但PIP可以确保高优先级线程访问共享资源时会优先获得访问权。