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  • 互斥是什么概念
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    2018-09-29 19:55:45

    现代操作系统基本都是多任务操作系统,即同时有大量可调度实体在运行。在多任务操作系统中,同时运行的多个任务可能:

     

    • 都需要访问/使用同一种资源
    • 多个任务之间有依赖关系,某个任务的运行依赖于另一个任务

     

    这两种情形是多任务编程中遇到的最基本的问题,也是多任务编程中的核心问题,同步和互斥就是用于解决这两个问题的。

     

    互斥:是指散步在不同任务之间的若干程序片断,当某个任务运行其中一个程序片段时,其它任务就不能运行它们之中的任一程序片段,只能等到该任务运行完这个程序片段后才可以运行。最基本的场景就是:一个公共资源同一时刻只能被一个进程或线程使用,多个进程或线程不能同时使用公共资源。

     

    同步:是指散步在不同任务之间的若干程序片断,它们的运行必须严格按照规定的某种先后次序来运行,这种先后次序依赖于要完成的特定的任务。最基本的场景就是:两个或两个以上的进程或线程在运行过程中协同步调,按预定的先后次序运行。比如 A 任务的运行依赖于 B 任务产生的数据。

     

    显然,同步是一种更为复杂的互斥,而互斥是一种特殊的同步。也就是说互斥是两个任务之间不可以同时运行,他们会相互排斥,必须等待一个线程运行完毕,另一个才能运行,而同步也是不能同时运行,但他是必须要安照某种次序来运行相应的线程(也是一种互斥)!因此互斥具有唯一性和排它性,但互斥并不限制任务的运行顺序,即任务是无序的,而同步的任务之间则有顺序关系。

    --------------------- 本文来自 alpha_2017 的CSDN 博客 ,全文地址请点击:https://blog.csdn.net/alpha_love/article/details/62422789?utm_source=copy

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    Java中的互斥量和信号量是什么? 主要区别是什么?

    stackoverflow.com/questions/4039899/中的类似查询

    不幸的是,每个人都错过了信号量和互斥量之间最重要的区别。"所有权"的概念。

    信号量没有所有权的概念,这意味着任何线程都可以释放信号量(这本身可能导致许多问题,但可以帮助进行"死亡检测")。互斥锁确实具有所有权的概念(即,您只能释放已获取的互斥锁)。

    所有权对于并发系统的安全编程非常重要。我总是建议您优先使用互斥锁而不是信号量(但会影响性能)。

    互斥对象还可以支持优先级继承(可以帮助解决优先级倒置问题)和递归(消除一种类型的死锁)。

    还应该指出,存在"二进制"信号量和"计数/通用"信号量。 Java的信号量是一个计数信号量,因此允许使用大于1的值对其进行初始化(而正如所指出的,互斥量只能在概念上计数为1)。其他职位已经指出了这一点的有用性。

    综上所述,除非您有多个资源要管理,否则我总是建议在信号量上使用互斥量。

    Feabhass的答案非常重要-互斥锁会检查试图释放该互斥锁的线程实际拥有它。我已经将其作为面试问题,因此值得记住。

    信号量可以计数,而互斥量只能计数为1。

    假设您正在运行一个接受客户端连接的线程。该线程可以同时处理10个客户端。然后,每个新客户端将信号量设置为达到10。当信号量有10个标志时,您的线程将不接受新连接

    互斥锁通常用于保护物品。假设您的10个客户端可以访问系统的多个部分。然后,您可以使用互斥锁保护系统的一部分,因此当1个客户端连接到该子系统时,其他任何人都不能访问。您也可以为此使用信号量。互斥锁是"互斥信号量"。

    这不是真的。同一线程可以多次进入同一个互斥锁,因此需要保持一个计数,以确保入口和出口保持平衡。

    @finnw,通常有两种互斥类型:递归和非递归。 Java默认情况下是否使用递归类型?

    @ edA-qa mort-ora-y,Java VM或API规范中未使用" Mutex"一词,因此我假设它是指内置于每个对象中的监视器,这也类似于称为Mutex的Win32对象。 ReentrantLock也是如此。所有这些都是递归的。我不知道任何非递归互斥体的"真实世界"示例(我仅在教科书中看到过它们),因此我没有考虑它们。

    非递归互斥锁可以通过使用计数为1的信号量来实现。如果要防止递归调用,这可能很有用。这有实际用途,Ive亲自在大型项目中使用它来检测初始化代码中的循环(A初始化B,然后尝试再次初始化A)。

    在C ++ 11(C ++ 0x)标准中,互斥锁是非递归的。它们还为需要的人提供了单独的recursive_mutex。我知道我们在这里谈论Java,但是现在我们许多人正在跨语言进行编码。

    我只是想提出一点,我认为尝试将互斥体描述为信号量的一种特殊情况通常对初学者没有帮助。是的,互斥锁可以实现为信号量,并具有附加的约束,该约束不允许传递,并且获取该互斥锁的线程必须将其返回,但将它们更容易地概念化为锁。

    互斥体基本上是互斥的。一次只有一个线程可以获取资源。当一个线程获取资源时,在拥有该资源的线程释放之前,不允许其他线程获取资源。所有等待获取资源的线程都将被阻塞。

    信号量用于控制执行的线程数。将有一组固定的资源。每当线程拥有相同资源时,资源计数将减少。当信号量计数达到0时,则不允许其他线程获取资源。线程将被阻塞,直到拥有资源的其他线程释放为止。

    简而言之,主要区别是允许多少个线程一次获取资源?

    互斥锁-它是一个。

    信号量-其DEFINED_COUNT,(与信号量一样多)

    非常好的解释..谢谢

    很棒的总结!

    好实用的解释!

    互斥锁用于对资源的串行访问,而信号量则限制对资源的访问(最多设置一个数字)。您可以将互斥锁视为访问计数为1的信号量。无论将信号量计数设置为什么,线程都可以在阻塞资源之前访问资源。

    互斥锁通常称为二进制信号量。虽然可以使用任何非零计数创建信号量,但互斥量在概念上是计数上限为1的信号量。

    信号量是一种计数同步机制,互斥体不是。

    这个问题有相关的答案,并链接到Java官方指南:Java中是否有Mutex?

    信号:

    A counting semaphore. Conceptually, a semaphore maintains a set of permits. Each acquire() blocks if necessary until a permit is available, and then takes it. Each release() adds a permit, potentially releasing a blocking acquirer. However, no actual permit objects are used; the Semaphore just keeps a count of the number available and acts accordingly.

    信号量通常用于限制线程数量,使其无法访问某些(物理或逻辑)资源

    Java没有内置的Mutex API。但是可以将其实现为二进制信号量。

    A semaphore initialized to one, and which is used such that it only has at most one permit available, can serve as a mutual exclusion lock. This is more commonly known as a binary semaphore, because it only has two states: one permit available, or zero permits available.

    当以这种方式使用时,二进制信号量具有属性(与许多Lock实现不同),该"锁"可以由所有者以外的线程释放(因为信号量没有所有权概念)。这在某些特殊情况下(例如死锁恢复)很有用。

    因此,信号量和互斥量之间的主要区别是:

    信号量通过允许限制访问资源的线程数。 Mutex仅允许一个线程访问资源。

    没有线程拥有信号量。线程可以通过调用acquire()和release()方法来更新许可数量。互斥锁只能由持有锁的线程来解锁。

    当互斥锁与条件变量一起使用时,会出现一个括号,即程序的哪个部分受到保护。信号量不一定是这种情况,可以将其称为并发编程。它功能强大,但以非结构化,不确定的方式易于使用。

    同步信号灯的对象实现了经典的交通信号灯。交通信号灯控制对计数器共享资源的访问。如果计数器大于零,则授予访问权限。如果为零,则拒绝访问。计数器计算允许访问共享资源的权限。然后,要访问资源,线程必须从交通信号灯接收许可。通常,要使用交通信号灯,想要访问共享资源的线程会尝试获取许可。如果交通信号灯计数大于零,则线程获取许可,并且交通信号灯计数递减。否则,线程将被锁定,直到获得许可为止。当线程不再需要访问共享资源时,它会释放权限,因此交通信号灯计数会增加。如果还有另一个线程在等待许可,则它会在那时获取许可。 Java的Semaphore类实现了此机制。

    信号量具有两个生成器:

    Semaphore(int num)

    Semaphore(int num, boolean come)

    num指定许可的初始计数。然后num指定在给定时间可以访问共享资源的线程数。如果num为1,则它可以一次访问一个线程的资源。通过将true设置为true,可以保证正在等待的线程按请求的顺序被授予权限。

    互斥量是二进制信号量。必须将其初始化为1,以便满足"先来先服务"原则。这将我们带到每个互斥锁的另一个特殊属性:失败的互斥对象必须是执行互斥的互斥对象。因此,我们已经在某些资源上获得了互斥。

    现在您可以看到互斥锁是一般信号量的特例。

    您可以比较无与伦比的信号,从技术上讲,信号量和互斥量之间没有区别,这是没有意义的。

    Mutex只是一个有意义的名称,就像您的应用程序逻辑中的任何名称一样,它表示您将信号量初始化为" 1",它通常用于保护资源或受保护的变量以确保互斥。

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  • 操作系统 互斥到底是什么Operating systems are mainly runs processes and applications to share resources of the system. These resources may CPU, RAM, Network Connection etc. Mutual Exclusion Object a.k....
    操作系统 互斥到底是什么

    操作系统 互斥到底是什么

    Operating systems are mainly runs processes and applications to share resources of the system. These resources may CPU, RAM, Network Connection etc. Mutual Exclusion Object a.k.a. Mutex is a program object that allows and manages multiple process and applications to share these system resources simultaneously.

    操作系统主要是运行进程和应用程序以共享系统资源。 这些资源可能包括CPU,RAM,网络连接等。互斥对象(也称为互斥对象)是一个程序对象,它允许并管理多个进程和应用程序以同时共享这些系统资源。

    示例案例 (Example Case)

    Log files are used to store information about events created by services, programs and applications. Single log file can be populated by multiple programs. If in the same time two program try to access log file and add some event this will create a collusion. This should be managed and the log file which is a resources should be shared between this programs. There are different libraries for different programming languages in order to create Mutex.

    日志文件用于存储有关服务,程序和应用程序创建的事件的信息。 单个日志文件可以由多个程序填充。 如果在同一时间两个程序尝试访问日志文件并添加一些事件,则将创建共谋。 应该对此进行管理,并且应在此程序之间共享作为资源的日志文件。 为了创建Mutex,针对不同的编程语言有不同的库。

    当互斥锁有用时 (When Mutex Is Useful)

    Following cases are where Mutex is useful.

    以下是Mutex有用的情况。

    • Writing to the single file by multiple processes.

      通过多个过程写入单个文件。
    • Reading an writing data to the network resource like network interface

      将写入数据读取到网络资源(如网络接口)
    • Web server threads writing to a file

      Web服务器线程写入文件

    临界区(Critical Section)

    Shared resource area is named as Critical Section . Critical section can be accessed by multiple Threads or applications. We can lock critical sections in case of any thread or application will access it. After the source usage is completed we can unlock the Critical Section.

    共享资源区域称为Critical Section 。 关键部分可以由多个线程或应用程序访问。 我们可以锁定关键部分,以防任何线程或应用程序访问它。 在完成源使用后,我们可以解锁关键部分。

    比赛条件 (Race Condition)

    We have learned Critical Section in previous part. If two process thread try to access same resource in the same time and try to change in the same time this will create a Race Condition . Two or more process thread will create a race to access to the same resource.

    我们已经在上一部分中学习了临界部分。 如果两个进程线程试图同时访问同一资源并试图同时进行更改,这将创建Race Condition 。 两个或多个进程线程将创建争用访问同一资源的竞争。

    C#Mutex示例 (C# Mutex Example)

    In this part we will look a C# program which uses Mutex order to manage object access by locking the object.

    在这一部分中,我们将看一个C#程序,该程序使用互斥锁命令通过锁定对象来管理对象访问。

    private static readonly Object instanceLock = new Object();
    private static MySingleton instance;
    public static MySingleton Instance
    {
        lock(instanceLock)
        {
            if(instance == null)
            {
                instance = new MySingleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    

    Java Mutex示例 (Java Mutex Example)

    Here is a Java Mutex examaple.

    这是Java Mutex示例。

    try {
      mutex.acquire();
      try {
        // do something
      } finally {
        mutex.release();
      }
    } catch(InterruptedException ie) {
      // ...
    }
    

    翻译自: https://www.poftut.com/what-is-mutex-exclusion-in-operating-systems/

    操作系统 互斥到底是什么

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  • 在前面两篇中介绍了线程的基本概念和线程控制 今天来看一下线程之间的同步和互斥关系 互斥关系 线程之间的互斥关系 对于一块临界资源,同一时间只能有一个线程进行访问,对于之前学习的进程间通信中讲的管道...

    在前面两篇中介绍了线程的基本概念和线程控制
    今天来看一下线程之间的同步和互斥关系

    互斥关系

    线程之间的互斥关系


    对于一块临界资源,同一时间只能有一个线程进行访问,对于之前学习的进程间通信中讲的管道和消息队列,均内置的互斥同步机制。

    大部分情况下,线程使用的函数都是全局的,如果这样的话,就可能发生当一个线程正在访问一资源时,另外一个线程也来访问该资源,此时就可能发生逻辑错误。经典场景即使售票机制。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    
    
    //************购票问题
    
    int ticket=10;
    pthread_mutex_t mutex;
    
    void * Entry(void * arg)
    {
      (void)arg;
      while(1)
      {
        if(ticket>0)//如果还有票。就执行买票,票数减一
        {
          ticket--;
          printf("ticket:%d\n",ticket);
        }
        else//没有票就退出
        {
          break;
        }
        sleep(1);
      }
      return NULL;
    }
    void test()
    {
      pthread_t thread[10];
      //创建线程
      int i=0;
      for(i=0;i<10;i++)
      {
        pthread_create(&thread[i],NULL,Entry,NULL);
      }
      //进行线程等待
      for(i=0;i<10;i++)
      {
        pthread_join(thread[i],NULL);
    
      }
    }
    
    int main()
    {
      test();
      return 0;
    
    }
    

    利用互斥量来解决上面的问题,保证每次判断票数不为0 和票数减一这两个操作为原子操作。即对访问临临界资源的那段代码进行上锁。

    mutex 互斥量

    基于cpu中实现了将寄存器中的值和内存中的值交换的原子操作

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    
    //进程间互斥关系
    //购票问题
    
    int ticket=10;
    pthread_mutex_t mutex;
    
    void * Entry(void * arg)
    {
      (void)arg;
      while(1)
      {
        //获取互斥锁,保证下面的操作一次全部执行完(原子操作)
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if(ticket>0)
        {
          ticket--;
          printf("ticket:%d\n",ticket);
        }
        else
        {
          break;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        //释放互斥锁,保证其他线程可以进行访问
        sleep(1);
      }
      return NULL;
    }
    
    void test()
    {
      pthread_t thread_1,thread_2;
    
      //初始化互斥量
      pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
      //创建两个线程
      pthread_create(&thread_1,NULL,Entry,NULL);
      pthread_create(&thread_2,NULL,Entry,NULL);
      //进行线程等待
      pthread_join(thread_1,NULL);
      pthread_join(thread_2,NULL);
      //销毁互斥量
      pthread_mutex_destroy(&mutex);
    }
    
    int main()
    {
      test();
      return 0;
    }
    

    执行结果

    同步关系

    线程之间的同步关系


    为了完成同以目标,需要线程之间按照一定是顺序来执行,不仅是为了保证正确性,也是为了提高效率。

    条件变量

    在linux 操作系统下实现了用条件变量实现进程间同步关系
    这里用球员之间传球和投篮之间的同步关系来说明

    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <pthread.h>
    
    
    //************简单同步问题***********************
    //投篮和传球·
    
    pthread_cond_t g_cond;//条件变量
    pthread_mutex_t mutex;//互斥量
    
    void * Pass(void * arg)
    {
      (void )arg;
      while(1)
      {
        pthread_cond_wait(&g_cond,&mutex);//等待投篮的人
        printf("传球\n");
        sleep(1);
      }
      return NULL;
    }
    
    void * Shoot(void * arg)
    {
      (void )arg;
      while(1)
      {
        printf("投篮\n");
        sleep(1);
        pthread_cond_signal(&g_cond);//告知传球的人可以进行传球了
        sleep(2);
      }
      return NULL;
    }
    
    
    void test()
    {
      //初始化互斥量
      pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
      //初始化条件变量
      pthread_cond_init(&g_cond,NULL);
    
      pthread_t thread_1,thread_2;
      //创建两个线程,分别完成传球和投篮任务
      pthread_create(&thread_1,NULL,Shoot,NULL);
      pthread_create(&thread_2,NULL,Pass,NULL);
    
      //进行线程等待
      pthread_join(thread_1,NULL);
      pthread_join(thread_2,NULL);
      //销毁互斥量
      pthread_mutex_destroy(&mutex);
      //销毁条件变量
      pthread_cond_destroy(&g_cond);
    }
    
    
    int main()
    {
      test();
      return 0;
    }
    

    若想更深入了了解同步互斥问题
    可以参考一下:
    经典互斥问题—生产者消费者模型
    经典同步问题—读者写着模型

    什么是死锁

    在我们解决互斥问题时,我们会在临界区加上锁,那么就会存在这样的问题,当一个线程已经获取了锁,还没有进行释放该锁,又尝试获取再次获取锁,很明显这把锁已经被自己占用了,还没有来的及释放,再次获取锁时一定会阻塞,直到等到锁,那么,既不能释放拥有的锁,也不可获得当前的锁,该线程就会一直阻塞,我们称类似于这种状态为死锁状态。
    造成死锁的原因

    进程没有及时的释放锁
    1. 一个进程尝试获取两次锁
    2. 尝试交叉式获取锁,n个进程n把锁,都尝试获取对方的锁(哲学家就餐问题)

    线程安全函数

    线程安全函数:多个线程调用该函数不会出现任何逻辑错误

    之前我们讲过,可重入函数可重入函数
    可重入函数:在不同的执行流中调用该函数不会出现逻辑错误
    这里的不同执行流,不仅包含线程,还包含信号处理函数,所以可重入函数要求更严格
    可重入函数一定是线程安全函数
    线程安全函数不一定是可重入的
    一个线程安全但不可重入的例子

    #include <stdio.h>
    #include <signal.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    
    //定义一个全局的互斥量
    pthread_mutex_t mutex;
    //定义一个全局的变量
    int count = 5;
    
    
    
    //下面的函数是线程安全函数,但不是可重入函数
    void pthread_security_function()
    {
      while(1)
      {
        //上锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if(count < 0)
        {
          exit(1);
        }
        sleep(3);
        printf("count: %d\n",count);
        sleep(1);
        count--;
        //解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
      }
    }
    
    
    //线程入口函数
    void * Entry(void * arg)
    {
      (void)arg;
      pthread_security_function();
      return NULL;
    }
    
    
    //信号处理函数
    void sig_entry(int sig)
    {
      //在信号处理函数中进行调用一个线程安全函数
      (void)sig; 
      pthread_security_function();
    }
    
    
    
    void test()
    {
      //对互斥量进行初始化
      pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    
      //信号捕捉
      signal(SIGINT,sig_entry);
    
      //创建线程
      pthread_t tid_1,tid_2;
      pthread_create(&tid_1,NULL,Entry,NULL);
      pthread_create(&tid_2,NULL,Entry,NULL);
    
      //线程等待
      pthread_join(tid_1,NULL);
      pthread_join(tid_2,NULL);
    
      //销毁互斥量
      pthread_mutex_destroy(&mutex);
    
    
    }
    
    
    int main()
    {
      test();
      return 0;
    }
    

    执行结果:
    执行结果

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    2020-09-03 13:27:19
    主要介绍了Java互斥锁,较为详细的分析了java互斥锁的概念与功能,并实例描述了java互斥锁的原理与使用技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
  • 首先,我们来复习一下程序、进程和线程的概念。程序是包含指令和数据的文件,被静态的存储在disk中。进程是程序被系统执行的动态过程,是系统运行程序的基本单位。而线程类似于进程,它是比进程更小的执行单位。一个...
  • 事务重点考虑的是数据层面的并发控制,是属于较上层的同步与互斥。实际上,数据库系统是由大量进程、线程、数据结构构成的,进程、线程会并发地访问、修改数据结构,还需要在较底层级解决数据结构的同步与互斥问题。...
  • Java 线程同步和互斥

    2021-07-21 11:12:41
    互斥是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的。 同步是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其它机制实现访问者对资源的有序...
  • 同步与互斥概念

    2022-04-23 14:07:22
    如果它们纯粹只是因为共享具有排它性的资源时所产生的关系,称为互斥。 信号量 信号量是实现互斥的方法之一。与之配合一起的是PV原语操作。 Semaphore S (信号量S) Operation P :P操作原语,P是荷兰语Proberen的...
  • 互斥和独立

    2019-10-21 21:55:46
    互斥和独立的异动
  • 互斥锁机制,互斥锁与读写锁区别

    千次阅读 2020-09-04 12:25:57
    互斥锁:mutex,用于保证在任何时刻,都只能有一个线程访问该对象。当获取锁操作失败时,线程会进入睡眠,等待锁释放时被唤醒 读写锁:rwlock,分为读锁和写锁。处于读操作时,可以允许多个线程同时获得读操作。但是...
  • 进程之间的这种相互制约的关系成为进程互斥。 并发进程在一些关键点上可能需要互相等待与互通消息,这种相互制约的等待与互通信息称为进程同步。 实际上进程互斥也是一种同步,他协调多个进程互斥进入同一个临界...
  • 互斥锁相关概念

    2021-10-26 18:09:10
    互斥锁(又名互斥量) 互斥锁类型: pthread_mutex_t mutex; 步骤: 创建互斥锁 pthread_mutex_t mutex; 初始化锁:pthread_mutex_init (&mutex, NULL); 寻找共享资源 操作共享资源的代码前加锁: pthread_...
  • 互斥锁的概念及使用

    千次阅读 多人点赞 2020-03-03 10:57:33
    文章目录互斥锁的概念及使用互斥锁解决多线程代码示例 在上一篇博客中我们提到多线程共享同一个资源,怎么解决多个线程之间共享同一个共享资源,是多线程编程需要考虑的一个问题!本章将会对此问题做出解答!首先...
  • 1、互斥锁和读写锁区别: 互斥锁: mutex,用于保证在任何时刻,都只能有一个线程访问该对象。 当获取锁操作失败时,线程会进入睡眠,等待锁释放时被唤醒。 读写锁: rwlock,分为读锁和写锁。处于读操作时,可以...
  • 概率中互斥对立独立概念解疑.ppt
  • 什么是线程互斥

    2015-05-05 20:58:22
    线程之间通信的两个基本问题是互斥和同步 线程同步是指线程之间具有的一种制约关系,一个线程的执行依赖另一个线程的消息,当它没有得到另一个线程的消息时应等待,直到消息到达时才被唤醒 线程互斥是指对于共享的...
  • 临界区的管理准则 首先的遵循-----互斥互斥意思:当多个并发进程都需要访问临界区的资源时候,只能有一个进程可以进去临界区访问,其他进程不可以访问,其他进程需要等到进入临界区的进程访问结束后,才有资格...

空空如也

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