Windows中线程的基础知识和简单应用----信号量（Semaphore）

上周我和一个同事去攒机器。们逛了一上午，要了很多报价，考虑了一番选了一家。销售人员很快给我们重新做了一个报价，经过一翻砍价后，最终敲定了的价格。销售人员配货回来后告诉我们讯景9800GT没有货了。我同事提高了嗓门，你刚才不还确认过，说还有的嘛。销售人员说，是啊。店里一共有4块库存。今天生意好，咱们再砍价的时候，都卖出去了。郁闷啊，最后买了一款HD4830。

 

通过这个故事可以发现如果在开始报价的时候对显卡的数量进行锁定，就会解决这个问题。假设现在有4块9800GT显卡，当有一个客户需要的时候，就减1，当减到0的时候再有客户询问的时候就回答用户可能没有了，需要客户等待一下。当前4位客户中的某一位不需要的时候，就加1，然后告诉需要的客户说还有货。

 

在操作系统知识体系中有一个被称作P.V原语的概念。在解决进程间的互斥的时候经常会引入这个概念，来解决进程间的互斥问题。在P，V操作中都要使用到信号量的概念。那么什么是信号量呢？信号量是一个整数，可以设置为一个大于或等于零的一个值。当这个整数大于零时，代表可供并发进程使用的资源实体数。那么，当这个整数等于零时，如果有并发的进程需要使用这个资源就需要等待。直到这个整数大于零。P，V原语表示为：

首先假定信号量整数为X。

P原语操作：

1、  如果有进程请求使用这个资源，那么X - 1。

2、  如果X > 0，那么其他进程仍然可以请求并使用这个资源。

3、  如果X = 0，那么请求使用这个资源的进程就要被阻塞，进入等待状态。

V原语操作：

1、  如果有进程结束对资源的使用，那么X + 1。

2、  如果X > 0，那么等待使用资源的进程将被唤醒。

3、  X的值不能大于设定值。

 

 信号量不止可以使用在进程同步，互斥中也可以在线程的同步，互斥中使用。在Windows系统中可以使用CreateSemaphore()函数创建一个信号量，该函数的声明如下：

HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, LONG lInitialCount,

                                   LONG lMaximumCount,

                                   LPCTSTR lpName );

lpSemaphoreAttributes：设置为NULL。

lInitialCount：这个是设定信号量的初始值。必须小于或等于lMaximumCount。

lMaximumCount：信号量的最大值。

lpName：指定该信号量的名称。

 

 既然信号量是系统内核对象，创建成功后会返回一个句柄。如果创建的信号量存在，那么用GetLastError函数取得Error Code会得到ERROR_ALREADY_EXISTS。

 

 有了信号量之后，还需要占用信号量和释放信号量。当占用信号量的时候信号量的值减1，当减到0时再想咱用信号量的线程或进程就进入等待状态。直到先前占用的信号量的线程或进程释放时，才能被占用。对应的函数分别是：OpenSemaphore和ReleaseSemaphore。声明如下：

HANDLE WINAPI OpenSemaphore( DWORD dwDesiredAccess,

                           BOOL bInheritHandle,

                           LPCTSTR lpName);

BOOL ReleaseSemaphore( HANDLE hSemaphore,

  LONG lReleaseCount,

  LPLONG lpPreviousCount );

 

 仍然使用攒机的例子，来解释一下。我们可以假设现在假设9800GT显卡有4块库存。当装机店开业的时候，仓库保管员创建一个信号量（CreateSemaphore），信号量的初始值为0，最大值为库存量为4。

HANDLE hAdapter = CreateSemaphore(NULL, 4, 4, _T(“Display Adapter 9800GT”);

 每个销售人员好比一个线程，一旦有客户需要，销售人员便会打开一个型号量（OpenSemaphore），那么库存总量减1，如果减到0。那么客户就需要等待，看有没有其他客户放弃该配件。

HANDLE hAdapterOne = OpenSemaphore(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, _T(“Display Adapter 9800GT”);

DWORD dwReturn = ::WaitForSingleObject(hAdapterOne, 1000 * 60 * 10);

if(WAIT_OBJECT_0 == dwReturn)

{

//还有货

}

if(WAIT_TIMEOUT == dwReturn)

{

//没货了

}

 

当有客户放弃（ReleaseSemaphore）该配件的时候，那么库存总量加1。这时候，如果有需要9800GT显卡的客户就会锁定这个资源。

ReleaseSemaphore(hAdapterOne, 1, NULL);

 

 说到这里我们装机的故事结束了，但不知道装机店会不会采用信号量来做管理。但我相信，至少你清楚了。在以后多线程或多进程同步，互斥的开发中一定会采用。