监视器与互斥锁

Question

监视器与互斥锁

multithreadingoperating-systemmutexsemaphoremonitor

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我了解到互斥锁是一个值为1（二进制信号量）的信号量，用于实现互斥。

我阅读了这个链接Semaphore vs. Monitors - what's the difference? 其中提到监视器有助于实现互斥。

有人能告诉我互斥锁和监视器之间的区别吗？因为它们都可以实现相同的目的（互斥）。

- Zephyr

3个回答

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监视器（Monitor）和互斥锁（Mutex）不同，但它们可以在某种程度上被认为是相似的，因为监视器是建立在互斥锁之上的。请参见底部图像中监视器的示例以获得更清晰的了解。

监视器是一种同步构造，允许线程同时具有互斥性（使用锁）和合作性，即使线程等待某些条件成立（使用等待集合）的能力。

换句话说，除了实现锁的数据外，每个Java对象都与实现等待集合的数据逻辑关联。而锁有助于线程在共享数据上独立地工作而不相互干扰，等待集则帮助线程彼此协作，共同努力实现共同目标，例如所有等待线程将移动到此等待集，并在释放锁时通知所有线程。这个等待集在使用锁（互斥锁）的情况下有助于构建监视器。

如果您愿意，可以在这里看到我的答案，该答案可能与此问题相关或不相关。

您可以在此处找到另一个相关讨论

Semaphore vs. Monitors - what's the difference?

- user4774371

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很遗憾，教科书上的定义并不总是与不同平台和编程语言使用的术语相对应。因此，要获得精确的答案，您必须指定平台和上下文。但是一般而言：

一个互斥锁(mutex)是一种锁，每次只能被一个线程占用。这个锁本身没有保护任何东西，但代码可以检查互斥锁的所有权，以确保某些代码只能由一个线程执行。如果一个线程想要获取互斥锁，则该线程将被阻塞，直到它变为可用。

在Java术语中，监视器(monitor)是一个隐式关联对象的互斥锁。当应用于类或方法时，会创建围绕代码的隐式互斥锁，从而确保每次只能有一个线程执行它。这称为监视器锁或仅称为监视器。

因此，在Java中，监视器并不是特定的对象，而是任何对象都有一个可用的监视器锁，它是通过synchronized关键字调用的。 synchronized关键字也可以用于一段代码块，在这种情况下，要明确指定要锁定的对象。这里变得有点奇怪，因为您可以使用一个对象的监视器来锁定对另一个对象的访问。

在计算机科学教科书中，您可能会遇到一种不同类型的监视器，即Brinch-Hansen或Hoare监视器，它是一个隐含线程安全的类或模块（类似于Java中的同步类），并且具有多个条件可以使线程等待/发出信号。这比Java监视器是一个更高级别的概念。

C#/.NET有与Java类似的监视器，但还有一个Mutex类，在标准库中——这与监视器中使用的互斥锁不同。监视器锁仅存在于单个进程内，而Mutex锁是全局性的。因此，监视器锁适用于使对象和数据结构线程安全，但不适用于提供系统范围内的独占访问，例如文件或设备。

因此，总之：这些术语可能意味着不同的事情，因此如果您想要更具体的答案，您应该指定特定的平台。

- JacquesB

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据我所知，监视器是互斥锁和一个或多个条件变量的组合。 - pveentjer

@pveentjer：是的，那是Brinch-Hansen/Hoare监视器，与Java监视器不同。 - JacquesB

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据我所知，Java监视器也是互斥锁和一个条件变量的组合。 - pveentjer

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可以查看英文原文，
原文链接

- Vikhram · Accepted Answer

由于您没有明确指定讨论的操作系统或语言/库，让我以一种通用的方式回答。

从概念上讲，它们是相同的。但通常它们的实现略有不同。

监视器

通常，监视器的实现更快/轻量级，因为它设计用于同一进程内的多线程同步。此外，通常它是由框架/库本身提供的（而不是请求操作系统）。

互斥锁

通常，互斥锁是由操作系统内核提供的，库/框架只提供调用接口。这使它们变得重量级/较慢，但它们可以跨不同进程的线程工作。操作系统还可能提供通过名称访问互斥锁的功能，以便轻松共享分离可执行文件的不同实例之间的锁（而不是使用仅可由fork使用的句柄）。