Java基础教程：多线程基础（6）——信号量(Semaphore)

Java基础教程：多线程基础（6）——信号量(Semaphore)

信号量

　　信号量（Semaphore）由一个值和一个指针组成，指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。信号量S≥0时，S表示可用资源的数量。

　　信号量可以被两个操作修改：

• 执行一次P操作意味着请求分配一个资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，S的绝对值表示当前等待该资源的进程数。请求者必须等待其他进程释放该类资源，才能继续运行。
• 执行一次V操作意味着释放一个资源，因此S的值加1；若S<0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

注意：信号量的值只能由PV操作来改变。

实现进程互斥

　　为使多个进程能互斥地访问某临界资源，只须为该资源设置一互斥信号量 mutex，并设 其初始值为 1，然后将各进程访问该资源的临界区 CS 置于 wait(mutex)和 signal(mutex)操作 之间即可。这样，每个欲访问该临界资源的进程在进入临界区之前，都要先对 mutex 执行 wait 操作，若该资源此刻未被访问，本次 wait 操作必然成功，进程便可进入自己的临界区， 这时若再有其他进程也欲进入自己的临界区，此时由于对 mutex 执行 wait 操作定会失败，因而该进程阻塞，从而保证了该临界资源能被互斥地访问。当访问临界资源的进程退出临 界区后，又应对 mutex 执行 signal 操作，以便释放该临界资源。利用信号量实现进程互斥的 进程可描述如下:

　　

　　在利用信号量机制实现进程互斥时应注意，wait(mutex)和 signal(mutex)必须成对地出现。缺少 wait(mutex)将会导致系统混乱，不能保证对临界资源的互斥访问;而缺少 signal(mutex) 将会使临界资源永远不被释放，从而使因等待该资源而阻塞的进程不能被唤醒。

实现前驱关系

　　还可利用信号量来描述程序或语句之间的前趋关系。

　　设有两个并发执行的进程 P1 和 P2。 P1 中有语句 S1;P2 中有语句 S2。我们希望在 S1 执行后再执行 S2。为实现这种前趋关系， 我们只须使进程 P1 和 P2 共享一个公用信号量 S，并赋予其初值为 0，将 signal(S)操作放在 语句 S1 后面;而在 S2 语句前面插入 wait(S)操作，即

• 在进程 P1 中，用 S1;signal(S);
• 在进程 P2 中，用 wait(S);S2;

　　由于 S 被初始化为 0，这样，若 P2 先执行必定阻塞，只有在进程 P1 执行完 S1;signal(S);操作后使 S 增为 1 时， P2 进程方能执行语句 S2 成功。