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

硬件或软件标志。在多任务系统中,信号量是一个变量,其值表示公共资源的状态。需要资源的进程检查信号量以确定资源状态,然后决定如何继续。

其他回答

@Craig:

信号量是一种锁定 资源,这样才有保证 当执行一段代码时, 只有这段代码可以访问 该资源。这保留了两个线程 从并发访问资源, 这可能会导致问题。

这不仅仅局限于一个线程。信号量可以配置为允许固定数量的线程访问资源。

互斥量只是一个布尔值,而信号量是一个计数器。

两者都用于锁定部分代码,这样就不会有太多线程访问它。

例子

lock.set()
a += 1
lock.unset()

现在,如果lock是一个互斥锁,这意味着无论有多少线程尝试访问受保护的代码片段,它将始终处于锁定或解锁状态(表面下是一个布尔值)。当被锁定时,任何其他线程都会等待它被前一个线程解锁/取消设置。

现在想象一下,如果lock在引擎盖下是一个具有预定义MAX值的计数器(在我们的例子中是2)。然后,如果有两个线程试图访问该资源,那么lock的值将增加到2。如果第三个线程试图访问它,它就会等待计数器低于2,以此类推。

如果lock作为一个信号量的最大值为1,那么它将完全作为一个互斥量。

我已经创建了可视化,这应该有助于理解这个想法。信号量控制多线程环境中对公共资源的访问。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(7);

Semaphore semaphore = new Semaphore(4);

Runnable longRunningTask = () -> {
    boolean permit = false;
    try {
        permit = semaphore.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS);
        if (permit) {
            System.out.println("Semaphore acquired");
            Thread.sleep(5);
        } else {
            System.out.println("Could not acquire semaphore");
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new IllegalStateException(e);
    } finally {
        if (permit) {
            semaphore.release();
        }
    }
};

// execute tasks
for (int j = 0; j < 10; j++) {
    executor.submit(longRunningTask);
}
executor.shutdown();

输出

Semaphore acquired
Semaphore acquired
Semaphore acquired
Semaphore acquired
Could not acquire semaphore
Could not acquire semaphore
Could not acquire semaphore

本文中的示例代码

信号量是一种锁定资源的方法,以保证在执行一段代码时,只有这段代码可以访问该资源。这可以防止两个线程并发访问一个资源,从而导致问题。

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。