訊號量與互斥鎖

2021-08-06 02:12:43 字數 3111 閱讀 4457

訊號量與普通整型變數的區別:

①訊號量(semaphore)是非負整型變數,除了初始化之外,它只能通過兩個標準原子操作:wait(semap) , signal(semap) ; 來進行訪問;

②操作也被成為pv原語(p**於dutch proberen"測試",v**於

dutch verhogen"增加"),而普通整型變數則可以在任何語句塊中被訪問; 

訊號量與互斥鎖之間的區別:

1. 互斥量用於執行緒的互斥,訊號線用於執行緒的同步。  

這是互斥量和訊號量的根本區別,也就是互斥和同步之間的區別。  

互斥:是指某一資源同時只允許乙個訪問者對其進行訪問,具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序,即訪問是無序的。  

同步:是指在互斥的基礎上(大多數情況),通過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數情況下,同步已經實現了互斥,特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源  

2. 互斥量值只能為0/1,訊號量值可以為非負整數。  

也就是說,乙個互斥量只能用於乙個資源的互斥訪問,它不能實現多個資源的多執行緒互斥問題。訊號量可以實現多個同類資源的多執行緒互斥和同步。當訊號量為單值訊號量是,也可以完成乙個資源的互斥訪問。  

3. 互斥量的加鎖和解鎖必須由同一執行緒分別對應使用,訊號量可以由乙個執行緒釋放,另乙個執行緒得到。

訊號量 

訊號量(semaphore),有時被稱為訊號燈,是在多執行緒環境下使用的一種設施, 它負責協調各個執行緒, 以保證它們能夠正確、合理的使用公共資源。 

訊號量可以分為幾類:  

² 二進位制訊號量(binary semaphore):只允許訊號量取0或1值,其同時只能被乙個執行緒獲取。  

² 整型訊號量(integer semaphore):訊號量取值是整數,它可以被多個執行緒同時獲得,直到訊號量的值變為0。  

² 記錄型訊號量(record semaphore):每個訊號量s除乙個整數值value(計數)外,還有乙個等待佇列list,其中是阻塞在該訊號量的各個執行緒的標識。當訊號量被釋放乙個,值被加一後,系統自動從等待佇列中喚醒乙個等待中的執行緒,讓其獲得訊號量,同時訊號量再減一。  

訊號量通過乙個計數器控制對共享資源的訪問,訊號量的值是乙個非負整數,所有通過它的執行緒都會將該整數減一。如果計數器大於0,則訪問被允許,計數器減1;如果為0,則訪問被禁止,所有試圖通過它的執行緒都將處於等待狀態。  

計數器計算的結果是允許訪問共享資源的通行證。因此,為了訪問共享資源,執行緒必須從訊號量得到通行證, 如果該訊號量的計數大於0,則此執行緒獲得乙個通行證,這將導致訊號量的計數遞減,否則,此執行緒將阻塞直到獲得乙個通行證為止。當此執行緒不再需要訪問共享資源時,它釋放該通行證,這導致訊號量的計數遞增,如果另乙個執行緒等待通行證,則那個執行緒將在那時獲得通行證。 

semaphore可以被抽象為五個操作:  

- 建立 create  

- 等待 wait:  

執行緒等待訊號量,如果值大於0,則獲得,值減一;如果只等於0,則一直執行緒進入睡眠狀態,知道訊號量值大於0或者超時。  

-釋放 post  

執行釋放訊號量,則值加一;如果此時有正在等待的執行緒,則喚醒該執行緒。  

-試圖等待 trywait  

如果呼叫trywait,執行緒並不真正的去獲得訊號量,還是檢查訊號量是否能夠被獲得,如果訊號量值大於0,則trywait返回成功;否則返回失敗。  

-銷毀 destroy  

訊號量,是可以用來保護兩個或多個關鍵**段,這些關鍵**段不能併發呼叫。在進入乙個關鍵**段之前,執行緒必須獲取乙個訊號量。如果關鍵**段中沒有任何執行緒,那麼執行緒會立即進入該框圖中的那個部分。一旦該關鍵**段完成了,那麼該執行緒必須釋放訊號量。其它想進入該關鍵**段的執行緒必須等待直到第乙個執行緒釋放訊號量。為了完成這個過程,需要建立乙個訊號量,然後將acquire semaphore vi以及release semaphore vi分別放置在每個關鍵**段的首末端。確認這些訊號量vi引用的是初始建立的訊號量。 動作\系統

win32

posix

建立createsemaphore

sem_init

等待waitforsingleobject

sem _wait

釋放releasemutex

sem _post

試圖等待

waitforsingleobject

sem _trywait

銷毀closehandle

sem_destroy

互斥量(mutex) 

互斥量表現互斥現象的資料結構,也被當作二元訊號燈。乙個互斥基本上是乙個多工敏感的二元訊號,它能用作同步多工的行為,它常用作保護從中斷來的臨界段**並且在共享同步使用的資源。  

mutex本質上說就是一把鎖,提供對資源的獨佔訪問,所以mutex主要的作用是用於互斥。mutex物件的值,只有0和1兩個值。這兩個值也分別代表了mutex的兩種狀態。值為0, 表示鎖定狀態,當前物件被鎖定,使用者程序/執行緒如果試圖lock臨界資源,則進入排隊等待;值為1,表示空閒狀態,當前物件為空閒,使用者程序/執行緒可以lock臨界資源,之後mutex值減1變為0。  

mutex可以被抽象為四個操作:  

- 建立 create  

- 加鎖 lock  

- 解鎖 unlock  

- 銷毀 destroy  

mutex被建立時可以有初始值,表示mutex被建立後,是鎖定狀態還是空閒狀態。在同乙個執行緒中,為了防止死鎖,系統不允許連續兩次對mutex加鎖(系統一般會在第二次呼叫立刻返回)。也就是說,加鎖和解鎖這兩個對應的操作,需要在同乙個執行緒中完成。  

不同作業系統中提供的mutex函式: 動作\系統

win32

linyx

solaris

建立createmutex

pthread_mutex_init

mutex_init

加鎖waitforsingleobject

pthread_mutex_lock

mutex_lock

解鎖releasemutex

pthread_mutex_unlock

mutex_unlock

銷毀closehandle

pthread_mutex_destroy

mutex_destroy

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號量 semaphore 訊號量是e.w.dijkstra提出的方法,它使用乙個整型變數來累計喚醒次數,供以後使用。乙個訊號量的取值可以為0,或者為正值。訊號量有兩種操作 p wait 檢查其值是否大於0,若大於0,則將其值減1 若等於0 則程序將睡眠。v signal 訊號量的值加1 互斥量 mu...