为何BACI监视器函数无法共享变量/条件？并发程序死锁排查

我正在编写一个并发程序，要求按顺序打印字母A和B。以下程序语法正确且可编译，但每次运行都会发生死锁：

monitor simple_monitor { 
  int isAPrinted = 0;
  condition B_wait;

  void monitorA() { 
    isAPrinted = 1;
    cout << "A: Value of isAPrinted is now " << isAPrinted << endl;
    signalc (B_wait);
  } 

  void monitorB() {
   cout << "B: Value of isAPrinted is now " << isAPrinted << endl;
   if ( !isAPrinted ) 
      waitc( B_wait ); 
  }
} 


int main() { cobegin { monitorA(); monitorB();  } }

具体错误输出如下：

Executing PCODE ...
A: Value of isAPrinted is now 1
B: Value of isAPrinted is now 0

BACI System: Command-line PCODE Interpreter in Java, 09:46  05 Nov 2007
Execution of process 2 aborted at loc 23
>>>Deadlock in process 2
 Process       Active Suspend  PC    xpc   atomic
 0 main             0  6000    38     0     0
 1 monitorA         0    -1     0     0     0
 2 monitorB         0  2607    23     0     0
...

当monitorB先运行时，本应等待B_wait，待monitorA执行signalc(B_wait)后唤醒，但实际未被唤醒；当monitorA先运行时，本应将isAPrinted设为1，使monitorB无需等待，但monitorB运行时isAPrinted仍为0，仿佛两个函数处于独立的执行上下文。我使用的是javabaci（Ben-Ari Concurrent Interpreter，一款大学操作系统课程教学用的并发解释器），类似示例程序可正常运行，请问问题出在哪里？

问题根源 #

你在cobegin中直接调用监视器成员函数monitorA()和monitorB()，但Ben-Ari的监视器语法要求必须通过监视器对象调用成员函数。当前写法下，两个函数并未进入监视器的临界区，共享变量isAPrinted不受互斥机制保护，导致数据不一致、信号操作无效，最终引发死锁。

修复方案 #

1. 实例化监视器对象；
2. 通过对象调用成员函数；
3. 将monitorB中的if条件判断改为while——这是监视器编程的标准实践，可避免虚假唤醒导致的逻辑错误。

修复后的代码：

monitor simple_monitor { 
  int isAPrinted = 0;
  condition B_wait;

  void monitorA() { 
    isAPrinted = 1;
    cout << "A: Value of isAPrinted is now " << isAPrinted << endl;
    signalc (B_wait);
  } 

  void monitorB() {
    cout << "B: Value of isAPrinted is now " << isAPrinted << endl;
    // 用while循环检查条件，处理虚假唤醒
    while ( !isAPrinted ) 
      waitc( B_wait ); 
  }
} 

int main() { 
  // 实例化监视器对象
  simple_monitor m;
  // 通过对象调用成员函数，确保进入监视器临界区
  cobegin { m.monitorA(); m.monitorB();  } 
}

修复说明 #

• 实例化监视器对象后，所有成员函数调用都会进入互斥临界区，保证isAPrinted的读写操作原子性；
• signalc和waitc会正确关联到该对象的条件变量B_wait，唤醒等待的进程；
• while循环替代if，可避免进程被意外唤醒时跳过条件检查，确保逻辑正确性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark Peschel