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信号量

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信号量(英语:semaphore)又称为信号标,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.

semaphore对象适用于控制一个仅支持有限个用户的共享资源,是一种不需要使用忙碌等待busy waiting)的方法。

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,代表每个进程当前的状态,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)。在linux系统中,二进制信号量(binary semaphore)又称互斥锁Mutex)。

语法[编辑]

计数信号量具备两种操作动作,称为V(signal())与P(wait())(即部分参考书常称的“PV操作”)。V操作会增加信号标S的数值,P操作会减少它。

运作方式:

  1. 初始化,给与它一个非负数的整数值。
  2. 运行P(wait()),信号标S的值将被减少。企图进入临界区段的进程,需要先运行P(wait())。当信号标S减为负值时,进程会被挡住,不能继续;当信号标S不为负值时,进程可以获准进入临界区段。
  3. 运行V(signal()),信号标S的值会被增加。结束离开临界区段的进程,将会运行V(signal())。当信号标S不为负值时,先前被挡住的其他进程,将可获准进入临界区段

Windows API提供的semaphore[编辑]

线程使用CreateSemaphoreCreateSemaphoreEx函数创建一个semaphore对象[1]。此时可以指定semaphore的当前计数值与计数值上限;也可指定semaphore对象的名字。其他进程中的线程可以指出已存在的semaphore对象的名字通过调用OpenSemaphore函数打开它。

如果多个线程在等待一个semaphore对象,不保证按照先进先出(FIFO)顺序调度这些等待线程。外部事件,如内核模式的异步过程调用可改变等待顺序。

semaphore对象为signaled状态时,等待函数返回会把该semaphore对象计数值减1。函数ReleaseSemaphoresemaphore对象的计数值增加指定的值。任何线程,哪怕它没有等待完成过该semaphore对象,也可以使用ReleaseSemaphore来增加semaphore对象的计数。如果ReleaseSemaphore导致对象计数值超过上限,则该函数调用失败,返回298号错误:“Too many posts were made to a semaphore”。

一个线程多次等待同一个semaphore对象,每次等待操作完成都会降低semaphore对象计数值(直至计数值为0时该线程阻塞)。然而,通过multiple-object等待函数使用一个数组包含着同一个semaphore对象的多个句柄,不能实现对这个semaphore对象计数值的多次下降。

用完semaphore对象后,调用CloseHandle函数关闭它。semaphore对象的最后一个句柄被关闭后,操作系统会摧毁它。关闭semaphore并不影响它的计数值。因此,关闭semaphore前或者进程终止前,要确保已经正确调用过ReleaseSemaphore。否则,挂起等待该semaphore对象的线程会永久阻塞或超时返回。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

外部链接[编辑]