訊號量和管程

在os引入多執行緒後，程式的多工併發功能得到了良好的支援，但同時也帶來了問題，那就是多執行緒併發會導致一些共享的資源產生競爭問題（例如對共享資料區的資料進行操作）,而在計算機中，操作這種共享資源的**塊被稱為臨界區。為了解決這種競爭衝突，我們必須理解兩個概念：同步和互斥。

互斥：所謂互斥，就是說，任何時候只能有乙個物件訪問某個資源，絕不允許多個物件同時操作。即任何時候只能有乙個程序執行臨界區**。

同步：所謂同步，指的是事件執行之間的依賴關係，譬如，事件b只有在事件a執行完畢後才能執行。在os多執行緒中，同步的引入是為了協調對共享資料的併發訪問。

而為了確保同步的正確執行，基本來說有兩種方式：

通過底層硬體支援來完成（cpu指令中有test-and-set指令，即原子操作，所謂原子操作就是說，乙個操作要麼執行完成，要麼就不執行，決不可能執行到一半就停下來去做別的事情。）

高層次的軟體程式設計抽象。（程式設計難度較大）

大致如下圖所示：

訊號量，是os來協調共享資源訪問的一種重要的依賴資訊，它能確保執行緒之間的同步。簡單的理解，訊號量就是描述系統資源數量的乙個變數。

舉個生活中的例子，在乙個鐵軌的分叉點前，有個訊號燈，它可以來指示到來的火車是停在路口等還是可以進入路口，如下圖:

首先，這個並行的鐵軌上沒火車，訊號量為2，說明還有2個火車可以進入，

然後，有一輛火車來了到了入口，工作人員（模擬我們的os）發現訊號量是2（>0），於是讓這個火車進入，並把訊號量減1,此時訊號量為1.

然後，又一輛火車來了到了入口，工作人員發現訊號量是1（>0），於是讓這個火車進入，並把訊號量減1,此時訊號量為0.

這時，只要在並行軌道的火車還沒出去，只要有火車來了，就必須在路口等著（因為此時訊號量==0），直到有一輛在並行軌道的火車出去（火車出去時，工作人員會把訊號量進行加1操作）

ok，上面說到的訊號量減1操作，就是os中對訊號量的p()操作（p是荷蘭語prolaag的縮寫，表示嘗試減少的意思）；而訊號量加1操作，就是os中對訊號量的v()操作（v是荷蘭語verhoog的縮寫，表示嘗試增加的意思）

假設訊號量是乙個整形變數，記為sem
p()操作：
sem-=1
if(sem<=0)
v()操作：
sem+=1
if(sem<=0) // 這裡是<=0，表明有其他執行緒在等待