時間同步問題

空間上的同步問題

空間同步問題主要關注進程在同一時刻存取共享資源時的同步。此時，並發程序可能同時存取共享變量，導致資料衝突、競態條件（race condition）或不一致的結果。解決這類問題的關鍵是確保多個進程在同一時刻只能由一個進程存取共享資源。

典型的空間同步問題：

• 臨界區問題：多個程序對共享資源的存取需要互斥保護，確保只有一個程序可以在任意時刻存取共享資源（即臨界區）。

• 解決方法：可以使用互斥鎖（mutex）、信號量（semaphore）等同步工具來實現互斥存取。

• 生產者-消費者問題：生產者進程向緩衝區中放入數據，而消費者進程從緩衝區中取出數據，要求同步以確保不會發生緩衝區溢出或空讀取的錯誤。

• 讀者-寫者問題：當有多個讀進程和寫進程訪問共享資料時，如何保證讀者之間可以並行訪問，而寫者需要互斥訪問的同步問題。

解決方案：

• 使用信號量、互斥鎖（mutex）等機制控制對共享資源的訪問，確保進程之間的互斥和同步。

時間上的同步問題

時間同步問題主要著重於一組並發程序執行時的執行順序和協調。即，某些進程必須在其他進程之前完成執行，而進程的執行順序對於整個系統的正確性至關重要。

典型的時間同步問題：

• 順序執行問題：有些程序必須嚴格按照特定的順序執行。例如，進程A必須在進程B之前完成某個操作，進程B在進程A完成後才可以執行。

• 任務依賴性問題：有些進程之間存在依賴關係，例如，進程A必須在進程B和進程C完成某些操作後才能繼續。

解決方法：

• 使用條件變數（condition variables）、事件機制（event mechanisms）或信號量來實現進程間的同步。
• 可以透過P操作和V操作結合時間約束來確保進程按照預定順序執行。例如，進程A在執行時檢查是否滿足條件，若條件不滿足則等待，直到其它進程完成它們的工作。

總結

• 空間同步問題：專注於進程如何同步存取共享資源，以避免資源競爭和衝突。常見的解決方法包括互斥鎖、信號量等。
• 時間同步問題：專注於進程之間的執行順序和依賴關係，確保按照預定的順序執行。常見的解決方法包括條件變數、事件機制、信號量等。