pv操作与信号量详解

对于信号量，可以认为是一个仓库，有两个概念，容量和当前的货物个数。

P操作从仓库拿货，如果仓库中没有货，线程一直等待，直到V操作，往仓库里添加了货物，为了避免P操作一直等待下去，会有一个超时时间。

V操作往仓库送货，如果仓库满了，线程等待，直到有P操作，从仓库中拿走货物，有空的位置。

创建信号量，设置容量，先有V操作，才能P操作。

P操作：货物个数减1，减过之后，货物个数大于等于0，说明已经拿到货物，线程继续。否者线程阻塞。

V操作：货物个数加1，加过之后，货物个数小于等于容量，说明添加成功，线程继续。否者线程阻塞。

信号量：0≤ 信号量≤容量 ，取值 表示当前可以使用的货物；

　　      信号量<0 ，  取值 表示当前等待使用货物的线程；

信号量>容量 ，  信号量-容量 表示当前等待添加货物的线程。

通常，信号量的容量设置很大，可以一直V操作，不会阻塞，但是P操作的时候，很可能阻塞。

当容量为1，也就是互斥，执行流程必定是V操作，P操作，V操作，P操作...

---

信号量如何做到线程同步？

可以认为信号量关联一组线程，保存一个指针，指向线程数组的首地址。比如当前信号量为-1，进行P操作，信号量为-2，说明没有拿到货物，线程等待，取值为-2，说明有两个线程等待那货物。这个时候，其他线程进行V操作，信号量加1，为-1，信号量通知等待的线程中，第一个线程继续执行，第二个线程继续等待。

也就是说，P操作等待的情况是减1后，信号量小于0。 P操作继续执行的情况有两种：a、减1后，信号量大于等于0，不需等待，直接执行；b、信号量小于0，等待中，其他人进行了V操作，通知这个线程，继续执行。

---

项目中的使用场景：

客户端使用提供的SDk与服务交互，为了提高效率，客户端发送一个请求后，SDK异步回调给客户端。但是，有些请求，客户端希望同步，等待回复。这个时候，建立一个map，以req的sequence为key，value为信号量的指针，信号量的容量设置为1，可用的货物为0，对信号量进行TimeoutP操作，货物个数为-1，阻塞在这里。异步回调，收到回复的sequence，根据map找到信号量指针，进行V操作，货物个数为0，通知前面TimeoutP的线程继续执行下去，这个时候，TimeoutP的线程，把回复消息取出来，返回给客户端。