
【計】 critical area; critical region
臨界區(Critical Section)在計算機科學與物理學領域存在不同釋義,以下從漢英雙解角度進行專業闡述:
一、計算機科學定義
在并發編程中,臨界區指進程中訪問共享資源的代碼段,該區域必須保證同一時間僅有一個線程或進程執行,以防止數據競争和狀态不一緻。其英文解釋為:"A segment of code in which a process accesses shared resources that must not be concurrently accessed by more than one thread"(來源:《Operating System Concepts》第10版。主要特征包含:
二、物理學定義
在相變理論中,臨界區指物質處于臨界狀态時的參數區間,如臨界溫度($T_c$)、臨界壓力($P_c$)附近區域。此時物質呈現特殊的物理特性,例如: $$
xi sim |T-T_c|^{- u}
$$
(臨界指數ν描述關聯長度發散規律,來源:《Statistical Physics of Fields》
三、跨學科共性
兩個領域均強調"臨界阈值"的核心概念:計算機領域關注資源訪問的臨界條件,物理學側重物質狀态的突變邊界。這種雙重釋義體現了專業術語在不同學科中的適應性遷移(來源:牛津計算機與物理交叉學科詞典。
臨界區(Critical Section)是操作系統和并發編程中的核心概念,指程式中訪問共享資源(如内存、文件、硬件設備等)的代碼片段。多個進程或線程若同時執行臨界區代碼,可能導緻數據不一緻或程式錯誤,因此必須通過同步機制确保其互斥訪問。
核心作用
臨界區用于解決競态條件(Race Condition)問題。例如,當兩個線程同時修改同一個全局變量時,若未加控制,可能導緻計算結果錯誤。臨界區通過限制同一時間僅有一個線程執行相關代碼,保證操作的原子性。
實現機制
設計原則
實際示例
以銀行賬戶轉賬為例:
// 臨界區開始
pthread_mutex_lock(&lock);// 獲取鎖
balance -= amount;// 修改共享變量
pthread_mutex_unlock(&lock);// 釋放鎖
// 臨界區結束
若不加鎖,并發轉賬可能導緻餘額錯誤。
相關概念區分
理解臨界區是掌握并發編程的基礎,其設計直接影響程式正确性與效率。
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