信号量基础和两个经典例子

信号量(semaphore)

       用于进程中传递信号的一个整数值。

三个操作：

1、一个信号量可以初始化为非负值

2、semWait操作可以使信号量减1，若信号量的值为负，则执行semWait的进程被阻塞。否则进程继续执行。

3、semSignal操作使信号量加1。若信号量的值小于等于0，则被semWait操作阻塞的进程讲被接触阻塞。

ps: semWait对应P原语，semSignal对应V原语。

信号量以及PV原语的C语言定义如下

struct semaphore{int count;queueType queue;}void semWait(semaphore s){s.count--;if(s.count<0){//把当前的进程插入到队列当中//阻塞当前的进程}}void semSignal(semaphore s){s.count++;if(s.count<=0){//把进程P从队列当中移除//把进程P插入到就绪队列中等待运行。}}

使用信号量进行互斥的方法

假如S=1，那么运行了semWait(s)之后,s的值就为0，进程进入了临界区；如果S的值为负的，则进程被阻塞

semaphore s=1;void  p(int i){while(true){semWait(s);//临界区semSignal(s);//其他部分}}

生产者/消费者问题

以下是无限缓冲区的解决方法,有限缓冲区再设置一个信号量e=缓冲区大小即可。

semaphore n=0,s=1;void producer(){while(true){produce();//生产产品semWait(s);//s=0使用缓冲区的时候使用S信号量禁止消费者进入append();//往缓冲区加入数据semSignal(s);//s=1允许消费者进入semSignal(n);//n=1表示缓冲区数据量为1,允许消费者进入}}void consumer(){while(true){semWait(n);//n>=1时,往缓冲区取数据semWait(s);//s=0使用缓冲区的时候使用S信号量禁止生产者进入take();//取走产品semSignal(s);//s=1允许生产者进入consume();//消费产品}}

读者/写者问题

读者优先

int readcount;//readcount用于记录读进程的数目semaphore x=1,wsem=1;//wsem为Write Semaphore，用于实施互斥void reader(){//信号量x用于确保readcount被正确的更新while(true){semWait(x);readcount++;if(readcount==1)semWait(wsem);//读的时候不允许写操作semSignal(x);READUNIT();//读操作semWait(x);readcount--;if(readcount==0)semSignal(wsem);semSignal(x);}}void writer(){while(true){semWait(wsem);WRITEUNIT();//写操作semSignal(wsem);}}

写者优先

int readcount;//readcount用于记录读进程的数目int writecount;//控制resm的设置semaphore x=1,wsem=1,resm=1;//wsem为Write Semaphore，用于实施互斥void reader(){//信号量x用于确保readcount被正确的更新while(true){semWait(z);//只允许一个读进程在resm上排队，其他读进程在等待resm之前，在信号量z上排队.z初始化？semWait(resm);//信号量resm：当至少有一个写进程访问数据区时，禁止所有读进程semWait(x);readcount++;if(readcount==1)semWait(wsem);//读的时候不允许写操作semSignal(x);semSignal(resm);semSignal(z);READUNIT();//读操作semWait(x);readcount--;if(readcount==0)semSignal(wsem);semSignal(x);}}void writer(){while(true){semWait(y);//信号量y用于确保writecount被正确的更新writecount++;if(writecount==1)semWait(resm);semSignal(y);semWait(wsem);WRITEUNIT();//写操作semSignal(wsem);semWait(y);writecount--;if(writecount==0)semSignal(resm);semSignal(y);}}