为了防⽌多进程竞争共享资源,⽽造成的数据错乱,所以需要保护机制,使得共享的资源,在任意时刻只能被⼀个进程访问(或者有限个进程访问)。正好,信号量就实现了这⼀保护机制。
信号量的概念是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·戴克斯特拉(Edsger W. Dijkstra)发明的,广泛的应用于不同的操作系统中。在系统中,给予每一个进程一个信号量,代表每个进程目前的状态,未得到控制权的进程会在特定地方被强迫停下来,等待可以继续进行的信号到来。如果信号量是一个任意的整数,通常被称为计数信号量(Counting semaphore),或一般信号量(general semaphore);如果信号量只有二进制的0或1,称为二进制信号量(binary semaphore)
信号量(英语:semaphore)又称为信号标或者信号灯,是一个同步对象,用于保持在0至指定最大值之间的一个计数值。当线程完成一次对该semaphore对象的等待(wait)时,该计数值减一;当线程完成一次对semaphore对象的释放(release)时,计数值加一。当计数值为0,则线程等待该semaphore对象不再能成功直至该semaphore对象变成signaled状态。semaphore对象的计数值大于0,为signaled状态;计数值等于0,为nonsignaled状态。
一个信号量 S 是个整型变量,它除了初始化外只能通过两个标准原子操作:wait () 和 signal() 来访问:
我们以windows api的接口为例,讲解下信号量是如何在进程A和进程B间做到进程间同步的。
构建、编译、先启动进程A,输出如下。(备:因为创建信号量时,初始化资源数为0,即S=0,如果你不启动进程B释放可用的资源数,进程A在此处会等待直到超时)
再启动进程B输出如下。
本文我们以windows的api接口为例,其实Linux下接口原理是一样的,用法也类似,我们不再过多介绍。
函数说明:
第一个参数表示安全控制,一般直接传入NULL。
第二个参数表示初始资源数量。
第三个参数表示最大并发数量。
第四个参数表示信号量的名称,传入NULL表示匿名信号量。
函数说明:
第一个参数表示访问权限,对一般传入SEMAPHORE_ALL_ACCESS。详细解释可以查看MSDN文档。
第二个参数表示信号量句柄继承性,一般传入TRUE即可。
第三个参数表示名称,不同进程中的各线程可以通过名称来确保它们访问同一个信号量。
等待指定对象处于信号状态或超时间隔已过。
本文中,就是等待信号量S>0时,进入。如果信号量S<=0,那就是等待,直到设置的超时时间。
函数说明:
第一个参数是信号量的句柄。
第二个参数表示增加个数,必须大于0且不超过最大资源数量。
第三个参数可以用来传出先前的资源计数,设为NULL表示不需要传出。
当一个线程使用完信号量对象控制的有限资源后,应该调用ReleaseSemaphore,释放使用的资源,使信号量对象的当前资源计数得到恢复
关于资源限流,我们举例说下。
1、一个厕所有3个坑,进厕所需要拿1个号牌(5毛钱一个号牌)。
2、肯定要设置为信号量的初始值为S=3,就是厕所的号牌数量为3。
3、进去一个人,号牌减1,S–。
4、当进入3个人时,没有号牌了,S=0,第四个人就要等待了,
5、等待厕所中的其中一个人上完大号出来,把号牌交出去,S++,其他人才可以拿着号牌进去。
(其实,你想想网站服务器控制并发访问和限流,不也是这个原理吗?)
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