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信号量是Dijkstra提出的用于解决进程同步的有效工具。信号量是一个数据结构以及对其的操作,其最大的特点是对信号量的操作只有初始化操作和两个语句,而且这两个语句的执行都是原子的,也称为原语,也就是说这两个语句在执行到一半的时候不能被中断。可分为:
1.整数型信号量
整型信号量是一个整型的变量S,能对S进行的操作只有3种,第一个是初始化S,给出S的初值;第二个是原子操作Wait(S),又称作P操作;第三个是原子操作Signal(S),又称作V操作。
2.记录型信号量
记录型信号量的数据结构可以用一个结构体表示:
Typedef Struct
{
Int Value;
Struct Process *L;
}Semaphore;
其中的整型变量Value用来记录资源数目,指针L用来指向一个进程队列。
信号量原理
举例:我们来看看一个停车场是怎样运作的。为了简单起见,假设停车场只有三个车位,一开始三个车位都是空的。这是如果同时来了五辆车,看门人允许其中三辆不受阻碍的进入,然后放下车拦,剩下的车则必须在入口等待,此后来的车也都不得不在入口处等待。这时,有一辆车离开停车场,看门人得知后,打开车拦,放入一辆,如果又离开两辆,则又可以放入两辆,如此往复。
在这个停车场系统中,车位是公共资源,每辆车好比一个线程,看门人起的就是信号量的作用。
更进一步,信号量的特性如下:信号量是一个非负整数(车位数),所有通过它的线程(车辆)都会将该整数减一(通过它当然是为了使用资源),当该整数值为零时,所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作: Wait(等待) 和 Release(释放)。 当一个线程调用Wait等待)操作时,它要么通过然后将信号量减一,要么一自等下去,直到信号量大于一或超时。Release(释放)实际上是在信号量上执行加操作,对应于车辆离开停车场,该操作之所以叫做“释放”是应为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源. |
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