互斥那點事兒（下）

上篇的連接在這裏哦：互斥那點事兒（上）

「我找到好辦法了！」

沒有想到，說話的人居然是磁盤！

進程調度器瑟瑟的說：「你有方法？仍是算了吧，我怕用你的方法操做系統要亂套了。」

磁盤委屈的道：「不就是剛剛冤枉你了嗎，這麼小氣幹什麼！再說了，這個方法不是我想出來的，是我從文件裏找到的。」

操做系統挑了挑眉毛：「哦？你找到什麼文件了，讓你們也瞅瞅？」

磁盤嗡嗡的轉起來，很快就把文件取出來了。

「噹噹噹當~ 這但是大師 Dijkstra 的論文，他引入了一個全新的變量類型——信號量（semaphore）。而後還爲信號量設置了兩種操做，P（proberen，檢測） 和 V（verhogen，增量） 。」

」說清楚點啊，信號量是怎麼個用法啊？「進程急切的問道。

「別急，讓我接着看。。。Dijkstra 提出，P操做是檢測信號量是否爲正值，若是不是，就阻塞調用進程。 V操做能喚醒一個阻塞進程，讓他恢復執行 。具體點的話就是這樣： 「

// S 爲信號量
P(s):
{
S = S - 1
if (S < 0)
	{
		調用該 P 操做的進程阻塞，並插入相應的阻塞隊列；
	}
}

// S 爲信號量
V(s):
{
S = S + 1
if (S <= 0)
	{
		從等待信號量 S 的阻塞隊列裏喚醒一個進程；
	}
}

內存仔細看了代碼，說：」這個實現也要求是原子操做誒，Dijkstra 這個方法頗有趣啊。「

進程蒙圈了：「我怎麼徹底看不懂啊？內存你給我講講唄。」

「好，我就用最簡單的一組線程舉例子了：

// 線程 A，B，C , S = 1
...
P(S) 		//S = S - 1  若 S < 0 ,阻塞等待
購票操做
V(S)		//S = S + 1  若 S <= 0, 代表有線程阻塞了，得喚醒其中一個 
...

這裏的 「購票操做」 就是咱們要保護的臨界區，咱們要保證一次只能有一個線程進入。那咱們就把 S 的初始值設爲 1 。當線程 A 第一個調用 P(S) 後，S 的值就變成了 0 ，A 成功進入臨界區。在 A 出臨界區以前，線程 B 若是調用 P(S)， S 就變成 -1 ，知足 S < 0 的判斷條件，線程 B 就被阻塞了。等 A 調用 V(S) 後，S 的值又變成 0 ，知足 S <= 0，就會把線程 B 喚醒，B 就能進入臨界區了。「

進程恍然大悟：「原來是這樣，看起來和二元鎖差很少啊，可是不用忙等待了。」

內存神祕一笑：「信號量能作的可不止這些，你想一想看，要是我把 S 的初始值設爲 2 ，會發生什麼？」

「一次能有兩個線程訪問臨界區！」進程此次反應快多了：「也就是說 S 的初始值能夠控制有多少個線程進入臨界區，太厲害了！」

tobe 注：從信號量的值能看出還有多少個進程能進入臨界區，若是爲負數，代表有 x 個進程由於調用 P(S) 而被阻塞

「沒錯，因此說信號量是一個很靈活的併發機制。並且信號量還有另外一個厲害的用處：

你看這兩個進程有什麼特別的地方？「

「emmmm，這個嘛，進程 P2 的 V 操做竟然放在 P 操做的前面，並且兩個操做的信號量還不是同一個。」

「沒錯，這樣使用信號量，能讓兩個進程作到同步。你看，若是 P1 運行到 P(S1)，他是否是會阻塞？」

進程認真一看，說：「沒錯誒，S1 初始值是 0，P1 確定得停在這一句。讓我再看看，，，若是 P1 想接着運行，就得等 P2 調用 V(S1) 把他喚醒。」

「是的，這就是同步——運行快的 P1 必須在這裏停下來等 P2 運行到指定位置。兩個進程的執行順序就是這樣：

也就是說 x 最終的值必然是 30，而不多是 20。在信號量的幫助下，這兩個進程達成了同步。「

進程由衷的感嘆：「信號量實在是太強大了！我們之後就用信號量來解決互斥的問題吧！」

---

tobe 注：在 Linux 裏提供了信號量和互斥量（也就是二元鎖）這兩種主要機制實現互斥，不過 Linux 的信號量功能要比文章裏講得複雜得多，「UNIX 環境高級編程」這本書裏寫到「。。。三種特性形成了這種並不是必要的複雜性」，對於通常的互斥操做，仍是建議使用互斥鎖（固然是阻塞而非忙等待）。稍微複雜點的鎖還有「讀寫鎖」，之後有機會再講吧~

以爲我寫的還不錯的話，就點個贊吧！

若是本文對你有幫助，歡迎關注個人公衆號 tobe的囈語 ，帶你深刻計算機的世界～ 公衆號後臺回覆關鍵詞【計算機】有驚喜哦~