二进制信号量和互斥量之间有区别吗?或者它们本质上是相同的?


当前回答

You obviously use mutex to lock a data in one thread getting accessed by another thread at the same time. Assume that you have just called lock() and in the process of accessing data. This means that you don’t expect any other thread (or another instance of the same thread-code) to access the same data locked by the same mutex. That is, if it is the same thread-code getting executed on a different thread instance, hits the lock, then the lock() should block the control flow there. This applies to a thread that uses a different thread-code, which is also accessing the same data and which is also locked by the same mutex. In this case, you are still in the process of accessing the data and you may take, say, another 15 secs to reach the mutex unlock (so that the other thread that is getting blocked in mutex lock would unblock and would allow the control to access the data). Do you at any cost allow yet another thread to just unlock the same mutex, and in turn, allow the thread that is already waiting (blocking) in the mutex lock to unblock and access the data? Hope you got what I am saying here? As per, agreed upon universal definition!,

使用“互斥”就不会发生这种情况。没有其他线程可以解锁锁 在你的帖子里 使用“二进制信号量”可以实现这种情况。任何其他线程都可以解锁 线程中的锁

因此,如果您非常注重使用二进制信号量而不是互斥量,那么在锁定和解锁的“作用域”时应该非常小心。我的意思是,每个触及每个锁的控制流都应该触及一个解锁调用,也不应该有任何“第一次解锁”,而应该总是“第一次锁定”。

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除了互斥对象有一个所有者之外,这两个对象还可以针对不同的用途进行优化。互斥锁被设计为只保留很短的时间;违反这一点会导致糟糕的性能和不公平的调度。例如,一个正在运行的线程可能被允许获取一个互斥量,即使另一个线程已经被阻塞在这个线程上。信号量可以提供更多的公平性,或者可以使用几个条件变量强制实现公平性。

答案可能取决于目标操作系统。例如,我所熟悉的至少一个RTOS实现允许对单个OS互斥量进行多个连续的“get”操作,只要它们都来自同一个线程上下文中。在允许另一个线程获得互斥量之前,多个get必须被相等数量的put替换。这与二进制信号量不同,对于二进制信号量,无论线程上下文如何,一次只允许一个get。

这种互斥锁背后的思想是,通过一次只允许一个上下文修改数据来保护对象。即使线程获得了互斥量,然后调用进一步修改对象的函数(并在自己的操作周围获得/放置保护互斥量),这些操作仍然应该是安全的,因为它们都发生在单个线程下。

{
    mutexGet();  // Other threads can no longer get the mutex.

    // Make changes to the protected object.
    // ...

    objectModify();  // Also gets/puts the mutex.  Only allowed from this thread context.

    // Make more changes to the protected object.
    // ...

    mutexPut();  // Finally allows other threads to get the mutex.
}

当然,在使用此特性时,必须确保单个线程中的所有访问都是安全的!

我不确定这种方法有多普遍,或者它是否适用于我所熟悉的系统之外。有关这种互斥锁的示例,请参阅ThreadX RTOS。

互斥锁只能由获得它的线程释放。 二进制信号量可以由任何线程(或进程)发出信号。

因此,信号量更适合于一些同步问题,如生产者-消费者。

在Windows上,二进制信号量更像事件对象而不是互斥对象。

在Windows上,互斥量和二进制信号量之间有两个区别:

互斥锁只能由拥有所有权的线程释放,即之前调用Wait函数的线程(或在创建互斥锁时获得所有权的线程)。任何线程都可以释放信号量。 线程可以在互斥锁上重复调用等待函数而不会阻塞。但是,如果你在一个二进制信号量上调用了两次等待函数,而中间没有释放信号量,线程就会阻塞。

它们不是一回事。它们有不同的用途! 虽然这两种类型的信号量都有一个满/空状态,并且使用相同的API,但它们的用法非常不同。

互斥信号量 互斥信号量用于保护共享资源(数据结构、文件等)。

互斥信号量由接收它的任务“拥有”。如果Task B尝试semGive一个当前由Task a持有的互斥锁,Task B的调用将返回一个错误并失败。

互斥对象总是使用以下顺序:

  - SemTake
  - Critical Section
  - SemGive

这里有一个简单的例子:

  Thread A                     Thread B
   Take Mutex
     access data
     ...                        Take Mutex  <== Will block
     ...
   Give Mutex                     access data  <== Unblocks
                                  ...
                                Give Mutex

二进制信号量 二进制信号量解决了一个完全不同的问题:

任务B被挂起等待某些事情发生(例如传感器被绊倒)。 传感器跳闸和中断服务程序运行。它需要通知任务的行程。 任务B应运行并对传感器跳闸采取适当的操作。然后继续等待。


   Task A                      Task B
   ...                         Take BinSemaphore   <== wait for something
   Do Something Noteworthy
   Give BinSemaphore           do something    <== unblocks

注意,对于二进制信号量,B获取信号量,a给出信号量是可以的。 同样,二进制信号量不能保护资源不被访问。信号量的给予和获取从根本上是分离的。 对于同一个任务来说,对同一个二进制信号量的给予和获取通常没有什么意义。