互斥量和信號量的信號區別

1. 互斥量用于??線(xiàn)程的(╬ ò﹏ó)互斥，信號量用于線(xiàn)程的量和量同步。

這是互斥互斥量和信號量的根本區別，也就是區別互斥和同步之間的區別。

互斥：是信號指某一(╯‵□′)╯資源同時(shí)只允許一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)者對其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，具有唯一性和排它性。量和量但互斥無(wú)??法限制訪(fǎng)問(wèn)者(zhe)對資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)順序，即訪(fǎng)問(wèn)是區別無(wú)序的。

同步：是信號指在互斥的基礎上（大多數情況），通過(guò)(guo)其它機制實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)者對資源的量和(he)量有序訪(fǎng)問(wèn)。在大多數情(qing)況下，互斥同步已經(jīng)實(shí)??現了互斥，區別特別是信號所有寫(xiě)入資源的情況必定是互ヽ(′ー｀)ノ斥的。少數情況是量和量指可以允許多個(gè)訪(fǎng)問(wèn)??者同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)資源

2. 互斥量值只能為0/1，信號量值可以為非負整數?；コ?/p>

也就是說(shuō)，一個(gè)互斥量只能用于一個(gè)資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)，它不能實(shí)現多個(gè)資源的多線(xiàn)程互斥問(wèn)題。信號量可以實(shí)現多個(gè)同類(lèi)資源的多線(xiàn)程互斥和同步。當信號量為單??值信號量是，也可以完成一個(gè)資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)。

3. 互斥量的加鎖和解鎖必須由同一線(xiàn)程分別對應使用，信┐(′?｀)┌號量可以由一個(gè)線(xiàn)程釋放，另一個(gè)線(xiàn)程得到。

互斥量(Mutex)

互斥量表現互斥現??象的數據結構，也被當作二元信號燈(′▽?zhuān)?。一個(gè)互斥基本上是一個(gè)多任務(wù)敏感的二元信號，它能用(′_ゝ`)作同步多任務(wù)的行(?????)為，它常用作保護從中斷來(lái)的臨界段代碼并且在共享同步使用的┐(′ー｀)┌資源。(????)

Mutex本質(zhì)上說(shuō)就是一把鎖，提供對資源的獨占訪(fǎng)問(wèn)，所以Mutex主要的作用是用于互斥。Mutex對象的值，只(zhi)有0和1兩個(gè)值。這兩個(gè)值也分別代表了Mutex( ?° ?? ?°)的兩種狀態(tài)。值為0, 表示鎖定狀態(tài)，當前對象被鎖定，用戶(hù)進(jìn)程/線(xiàn)程如果試圖Lock臨界資源，則進(jìn)入排隊等待；ヾ(′?｀)?值為1，表示空閑狀態(tài)，當前對象為空閑，用戶(hù)進(jìn)程/線(xiàn)程可以L(fǎng)ock臨界資源，之后Mutex值減1變?yōu)?。

Mutex可以被抽象為四個(gè)操作：

- 創(chuàng )建 Create

- 加鎖 Loc??k

- 解鎖 Unlock

- 銷(xiāo)毀 Destroy

不同操作系統中提供的Mutex函數:

Win32

Linyx

Solaris

創(chuàng )建

CreateMutex

pthread_mutex_init

mutex_init

WaitForSingleObject

pthread_mutex_l(′?_?`)ock

mutex_lock

解鎖

ReleaseMutex

pthr??ead_mutex_unlock

mutex_unlock

Cl(′?_?`)oseHandle

pthread_mutex_destroy

mutex_destroy

總體來(lái)講, 有幾個(gè)不成文的基本原則:

對共享資源操作前一定要獲得鎖。

完成操作以后一定要釋放鎖。

盡量短時(shí)間地占用鎖。

如果有多鎖, 如獲得順序是ABC連環(huán)扣, 釋放順序也應該是ABC。

一般情況下，如??果同一個(gè)線(xiàn)程先后兩次調用lock，在第二次(ci)調用時(shí)，由于鎖??已經(jīng)被占用，該線(xiàn)程會(huì )掛起(′?_?`)等待別的線(xiàn)程釋放鎖，然而鎖正是被自己占用著(zhù)的，該線(xiàn)程又被掛起而沒(méi)有機會(huì )釋放鎖，因此就永遠處于掛起等待狀態(tài)了，這叫做死鎖（Deadlock）。另一???種典型的死鎖情形是這樣：線(xiàn)程???A獲得了鎖1，線(xiàn)程B獲得了鎖2，這時(shí)線(xiàn)程A調用lock試圖獲得鎖2，結果是需要掛起等待線(xiàn)程B釋放鎖2，而(′；ω；`)這(zhe)時(shí)線(xiàn)程B也調用lock試圖獲??得鎖1，結果是需要掛起等待線(xiàn)??程A釋放鎖1，于是線(xiàn)程A和B都永遠處于掛起狀態(tài)了。不難想(xiang)象，如果涉及到更多的線(xiàn)程和更多的鎖，有沒(méi)有可能死鎖的問(wèn)題將會(huì )變得復雜和難以判斷。

信號量

信號量(Semaphore)，有時(shí)被稱(chēng)為信號燈，是在多線(xiàn)程環(huán)境下使用的一種設施, 它負責協(xié)調各個(gè)線(xiàn)程, 以保證它們能夠正確、合理的使用公共資源。

整型信號量（??intege(′?｀)r semaphore)：信號量取值是整數，它可以被多(duo)個(gè)線(xiàn)程同時(shí)獲得，直到信號量的值變?yōu)?。

記錄型信號量（record semaphore)：每個(gè)信號量s除一個(gè)整數值value（計數）外，還有一個(gè)等待隊列Listヽ(′ー｀)ノ，其(qi)中是阻塞在該信號量的各個(gè)線(xiàn)程的標識。當信號量被釋放一個(gè)，值被加一后，系統自動(dòng)從等待隊列中喚醒一個(gè)等待中的線(xiàn)程，讓??其獲得信號量，同時(shí)信號量再減(╬ ò﹏ó)一。

信號量通過(guò)一個(gè)計數器控制對共享資源的訪(fǎng)問(wèn)，信號量的值是一個(gè)非負整數，所有通過(guò)它的線(xiàn)程都會(huì )將該整數減一。如果??計數??器大于0，則訪(fǎng)問(wèn)被允許，計數器減1；如果??為0，則訪(fǎng)問(wèn)被禁止，所有試圖通過(guò)它的線(xiàn)程都將處于等待狀態(tài)。

計數器計算的結果是允許訪(fǎng)問(wèn)共享資源的通行證。因此，為了訪(fǎng)問(wèn)共享資源，線(xiàn)程必須從信號量得到通行證， 如果該信號量的計數大于0，則此線(xiàn)程獲得一個(gè)通行證，這將導致信號量的計數遞減，否則，此線(xiàn)程將阻塞直到獲得(de)一個(gè)通行證為止。當此線(xiàn)程不再需要訪(fǎng)問(wèn)共享資源時(shí)，它釋放該通行證，這導致信號量的計數遞增，如果另一個(gè)線(xiàn)程等待通行證，則那個(gè)線(xiàn)程將在那時(shí)獲得通行證。

Semaphore可以被抽象為五個(gè)操作：

- 創(chuàng )建 Create

- 等待 Wait：

線(xiàn)程等ヽ(′ー｀)ノ待信號量，如果值大于0，則獲得，值減一；如果只等于0，則一直線(xiàn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，知道信號量值大于0或者超時(shí)。

-釋放 Post

執行釋放信號量，則值加一；如果此時(shí)有正在等待的線(xiàn)程，則喚醒該線(xiàn)程。

-試圖等待 TryWait

如果調用TryWait，線(xiàn)程并不真正的去獲得信號量，還是檢查信號量是否能夠被獲得，如果信號量值大于0，則TryWait返回成功；否則返回失敗。

-銷(xiāo)毀 Destroy

信號量，是可以用來(lái)保護兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵代碼段，這(′ω｀*)些關(guān)鍵代碼段不能并發(fā)調??用。在進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵代碼段之前，線(xiàn)程必須獲取一個(gè)信號量。如果關(guān)鍵代碼段中沒(méi)有任何線(xiàn)程，那??么線(xiàn)程會(huì )立即進(jìn)入該框圖中的那個(gè)部分。一旦該關(guān)鍵代碼段完成了，那么該線(xiàn)程必須釋放信號量。其它想進(jìn)入該關(guān)鍵代碼段的線(xiàn)程??必須等待直到第一個(gè)線(xiàn)(xian)程釋放信號量。為了完成這個(gè)過(guò)程，需要創(chuàng )建一(′?｀*)個(gè)信號量，然后將Acquire Semaphore VI以及Release Semaphore VI分別放置在每個(gè)關(guān)鍵代碼段的首末端。確認這些信號量VI引用的是初始創(chuàng )建的信號量。

動(dòng)作/系統

Win32

P??OSIX

創(chuàng )建??

CreateSemaphore

se??m_ini??t

等待

WaitForSingleObject

sem _wait

釋放

ReleaseMutex

sem _post

試??圖等待

WaitForSingleObject

sem _t(′?_?`)rywait

銷(xiāo)毀

sem_destroy