操作系统中的信号量(sema)与互斥(mutex)
来源:互联网 发布:windows 10如何截图 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 22:43
信号量:那是多线程同步用的,一个线程完成了某一个动作就通过信号告诉别的线程,别的线程再进行某些动作。
互斥量:这是多线程互斥用的,比如说,一个线程占用了某一个资源,那么别的线程就无法访问,知道这个线程离开,其他的线程才开始可以利用这个资源。
信号量与普通整型变量的区别:
信号量(semaphore)是非负整型变量,除了初始化之外,它只能通过两个标准原子操作:wait(semap), signal(semap) ; 来进行访问;原子操作操作也被成为PV原语(P来源于Dutchproberen"测试",V来源于Dutchverhogen"增加"),而普通整型变量则可以在任何语句块中被访问;
信号量与互斥量之间的区别:
1. 互斥量用于线程的互斥,信号线用于线程的同步。 这是互斥量和信号量的根本区别,也就是互斥和同步之间的区别。
互斥:是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的。
同步:是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
2. 互斥量值只能为0/1,信号量值可以为非负整数。
也就是说,一个互斥量只能用于一个资源的互斥访问,它不能实现多个资源的多线程互斥问题。信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。当信号量为单值信号量是,也可以完成一个资源的互斥访问。
3. 互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用,信号量可以由一个线程释放,另一个线程得到。
【附】信号量与互斥量详细分析
信号量(Semaphore)
信号量,有时也称为信号灯,是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。
信号量可以分为几类:
二进制信号量(binarysemaphore):只允许信号量取0或1值,其同时只能被一个线程获取。
整型信号量(integersemaphore):信号量取值是整数,它可以被多个线程同时获得,直到信号量的值变为0。
记录型信号量(recordsemaphore):每个信号量s除一个整数值value(计数)外,还有一个等待队列List,其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。当信号量被释放一个,值被加一后,系统自动从等待队列中唤醒一个等待中的线程,让其获得信号量,同时信号量再减一。
信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问,信号量的值是一个非负整数,所有通过它的线程都会将该整数减一。如果计数器大于0,则访问被允许,计数器减1;如果为0,则访问被禁止,所有试图通过它的线程都将处于等待状态。
计数器计算的结果是允许访问共享资源的通行证。因此,为了访问共享资源,线程必须从信号量得到通行证, 如果该信号量的计数大于0,则此线程获得一个通行证,这将导致信号量的计数递减,否则,此线程将阻塞直到获得一个通行证为止。当此线程不再需要访问共享资源时,它释放该通行证,这导致信号量的计数递增,如果另一个线程等待通行证,则那个线程将在那时获得通行证。
Semaphore可以被抽象为五个操作:
-创建Create
-等待 Wait: 线程等待信号量,如果值大于0,则获得,值减一;如果只等于0,则一直线程进入睡眠状态,知道信号量值大于0或者超时。
-释放 Post:执行释放信号量,则值加一;如果此时有正在等待的线程,则唤醒该线程。
-试图等待TryWait:如果调用TryWait,线程并不真正的去获得信号量,还是检查信号量是否能够被获得,如果信号量值大于0,则TryWait返回成功;否则返回失败。
-销毁Destroy
互斥量(Mutex)
互斥量表现互斥现象的数据结构,也被当作二元信号灯。一个互斥基本上是一个多任务敏感的二元信号,它能用作同步多任务的行为,它常用作保护从中断来的临界段代码并且在共享同步使用的资源。
Mutex本质上说就是一把锁,提供对资源的独占访问,所以Mutex主要的作用是用于互斥。Mutex对象的值,只有0和1两个值。这两个值也分别代表了Mutex的两种状态。值为0, 表示锁定状态,当前对象被锁定,用户进程/线程如果试图Lock临界资源,则进入排队等待;值为1,表示空闲状态,当前对象为空闲,用户进程/线程可以Lock临界资源,之后Mutex值减1变为0。
Mutex可以被抽象为四个操作:
-创建Create
-加锁 Lock
-解锁Unlock
-销毁Destroy
Mutex被创建时可以有初始值,表示Mutex被创建后,是锁定状态还是空闲状态。在同一个线程中,为了防止死锁,系统不允许连续两次对Mutex加锁(系统一般会在第二次调用立刻返回)。也就是说,加锁和解锁这两个对应的操作,需要在同一个线程中完成。
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