Linux进程间通信（二）之信号量

谁践踏了优雅 2022-10-14 12:53 201阅读 0赞

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概念  
1、临界资源：同一时刻，只允许一个或有限个进程或线程访问的资源。   
例如:   
（1）多个人同时用一个笔签字，此时只能有一个人用笔写字，其他人只有等他写完才可以使用这支笔。   
（2）若商场试衣间可以有3个试衣间，可以同时供3个人使用，其他人必须等到其中的试衣间没人才能使用。   
（3）但是像走廊，不是临界资源，可以同时由多人同时通行。   
2、临界区：访问临界资源的代码段。   
3、原子操作：不可被分割或中断的操作，操作一旦开始执行，就比执行结束，中途不能被任何原因打断。

例:1：

i = 0;  
i++;

当只有一个线程执行这块代码时，执行结束后i的值是1。而如果有两个线程同时执行这块代码时，我们期望的结果是i的值最后变成2。但由于这两句不是原子操作。如果有一个线程还没来得及将修改之后i的值写回内存，而被打断了，这时别的线程就会从内存中读取到原有的值，这两个线程可能同时拿到的i的值为0，等两个线程执行完，i的值不是2而是1。   
所谓的原子操作，就是要保证一个线程将i的值修改完之后的结果先写回内存中，然后另一个线程才能访问这个变量，这时线程拿到的值才是正确的。

例2：还有像火车买票过程就是多线程访问票数这个临界资源，必须保证一个线程修改票数的时候，其他线程不能访问，否则就会出现本来已经没票了，却多卖出了一些票的结果。

4、信号量类似于计数器，是一个特殊的变量，值可以改变，但只能取正整数值，并且对它的加1和减1操作是原子操作。如果信号量值为0，那么再进行减1操作时会阻塞。信号量的初始值，代表资源的数量。   
作用：控制多个进程对临界资源的访问，使程序在同一个时刻，只有一个进程访问临界资源（进行进程间同步控制）。原理就是控制程序的执行速度。   
进程间同步控制：   
（1）同步执行：两个或多个进程需要协同执行，进程A的执行需要进程B提供支持   
（2）异步执行：进程A和进程B互不干扰，在B给A发送数据前，A不会等待数据到达。   
只有B给A发送数据后，A去处理数据。（类似信号）   
例1：   
多个人要去饮水机接热水，先到先得，其他人需要先等待，直到没人使用，才可以轮到自己。但是要让程序实现等这个操作就比较麻烦，所以可以通过信号量来控制。   
例2：   
十字路口的红绿灯其实就是起到了信号量的作用，它控制了车辆的行进速度，才能保证中间的那块区域（临界资源）是安全和持续可用的。

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