信号量是一种编程概念,经常用于解决多线程问题。我对社区的问题是:

什么是信号量,如何使用它?


当前回答

信号量也可以用作…信号量。 例如,如果有多个进程将数据排队到队列中,而只有一个任务使用队列中的数据。如果您不希望您的消费任务不断地轮询队列以获取可用数据,您可以使用信号量。

在这里,信号量不是用作排除机制,而是用作信号机制。 消费任务正在等待信号量 生产任务正在发送信号量。

这样,当且仅当有数据要退出队列时,消费任务才会运行

其他回答

信号量也可以用作…信号量。 例如,如果有多个进程将数据排队到队列中,而只有一个任务使用队列中的数据。如果您不希望您的消费任务不断地轮询队列以获取可用数据,您可以使用信号量。

在这里,信号量不是用作排除机制,而是用作信号机制。 消费任务正在等待信号量 生产任务正在发送信号量。

这样,当且仅当有数据要退出队列时,消费任务才会运行

把信号量想象成夜总会的保镖。同时允许进入俱乐部的人数是固定的。如果俱乐部满了,任何人都不允许进入,但只要一个人离开,另一个人就可以进入。

它只是一种限制特定资源的消费者数量的方法。例如,限制应用程序中对数据库的同时调用数量。

下面是一个非常适合教学的c#例子:-)

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace TheNightclub
{
    public class Program
    {
        public static Semaphore Bouncer { get; set; }

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Create the semaphore with 3 slots, where 3 are available.
            Bouncer = new Semaphore(3, 3);

            // Open the nightclub.
            OpenNightclub();
        }

        public static void OpenNightclub()
        {
            for (int i = 1; i <= 50; i++)
            {
                // Let each guest enter on an own thread.
                Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Guest));
                thread.Start(i);
            }
        }

        public static void Guest(object args)
        {
            // Wait to enter the nightclub (a semaphore to be released).
            Console.WriteLine("Guest {0} is waiting to entering nightclub.", args);
            Bouncer.WaitOne();          

            // Do some dancing.
            Console.WriteLine("Guest {0} is doing some dancing.", args);
            Thread.Sleep(500);

            // Let one guest out (release one semaphore).
            Console.WriteLine("Guest {0} is leaving the nightclub.", args);
            Bouncer.Release(1);
        }
    }
}

信号量是一个包含自然数(即大于或等于零的整数)的对象,在自然数上定义了两个修改操作。一个运算V,给自然数加1。另一个操作,P,将自然数减少1。这两个活动都是原子的(即没有其他操作可以与V或P同时执行)。

因为自然数0不能减少,所以在包含0的信号量上调用P将阻塞调用进程(/thread)的执行,直到该数字不再为0,P可以成功(原子地)执行为止。

正如在其他回答中提到的,信号量可用于将对某个资源的访问限制为最大(但可变的)进程数。

这是一个老问题,但信号量最有趣的用途之一是读/写锁,但没有明确提到。

r/w锁的工作方式很简单:为读取器消耗一个许可证,为写入器消耗所有许可证。 事实上,一个简单的r/w锁实现,但需要在读取时修改元数据(实际上是两次),这可能会成为瓶颈,但仍然比互斥锁或锁好得多。

另一个缺点是,写入也可以很容易地启动,除非信号量是公平的,或者写入在多个请求中获得许可,在这种情况下,它们之间需要一个显式的互斥。

进一步阅读:

想象一下,每个人都想上厕所而浴室的钥匙是有限的。如果剩下的钥匙不够多,那个人就需要等待。因此,可以将信号量看作是表示不同进程(上厕所的人)可以请求访问的卫生间(系统资源)可用的一组键。

现在想象一下两个过程同时去洗手间。这不是一个好的情况,信号量被用来防止这种情况。不幸的是,信号量是一种自愿机制,进程(我们的上厕所的人)可以忽略它(即,即使有钥匙,有人仍然可以把门踢开)。

二进制/互斥量和计数信号量之间也有区别。

请登录http://www.cs.columbia.edu/~jae/4118/lect/L05-ipc.html查看课堂讲稿。