信号量与管程

一、信号量

1. 信号量是操作系统提供的一种协调共享资源访问的方法，用信号量表示系统资源的数量。

信号量是一种抽象数据类型，由一个整形（sem）变量和两个原子操作组成。

2. 这两个原子操作分别是

• P()（Prllaag：荷兰语，尝试减少）

1. sem减一
2. 若sem<0，进入等待，否则继续

• V()（Verhoog：荷兰语，增加）

1. sem加一
2. 若sem≤0，唤醒一个等待进程

3. 信号量的特性

• 信号量是被保护的整数变量

1. 初始化完成后，只能通过P() 和V()操作修改
2. 由操作系统保证，PV操作是原子操作

• P() 可能阻塞，V()不会阻塞
• 通常假定信号量是“公平的”

1. 线程不会无限期的阻塞在P() 操作
2. 假定信号量等待按FSFO（先进先出）排队

4. 信号量的实现

二、信号量的使用

1. 信号量分类，可分为两种信号量

• 二进制信号量：资源数目为0或1
• 资源信号量：资源数目为任何非负值

两者等价，基于一个可以实现另一个。

2.用信号量实现临界区的互斥访问

每个临界区设置一个信号量，其初值为1。

 必须成对使用P()操作和V()操作

• P()操作保证互斥访问临界资源
• V()操作在使用后释放临界资源
• PV操作不能次序错误，重复或遗漏

 3.用信号量实现条件同步

 同步：合作的并发进程需要按先后次序执行。例如：一个进程的执行依赖于合作进程的消息或信号。当一个进程没有得到来自合作进程的消息或信号时需阻塞等待，直到消息或信号到达才唤醒。

4. 消费者-生产者问题

 有界缓冲区的生产者-消费者问题描述

• 一个或多个生产者在生成数据后放在一个缓冲区里
• 单个消费者从缓冲区取出数据处理
• 任何时刻只能有一个生产者或者消费者可访问缓冲区

5. 用信号量解决生产者-消费者问题

问题分析：

• 任何时候时刻只能有一个线程操作缓冲区（互斥访问）
• 缓冲区空时，消费者必须等待生产者（条件同步）
• 缓冲区满时，生产者必须等待消费者（条件同步）

用信号量描述每个约束：

• 二进制信号量mutex
• 资源信号量fullBuffers
• 资源信号量emptyBuffers

实现过程：

信号量与管程

原文：https://www.cnblogs.com/cjsword/p/12209302.html