一.信号量的概念与语法
1.信号量基本概念、类型与头文件
整型信号量:信号量的值为整数,用于表示任意数量的资源。
记录型信号量:除了包含一个整数值(表示可用资源的数量)外,还包含一个进程等待队列,用于存储阻塞在该信号量的各个进程的标识。
二进制信号量:仅允许信号量取0或1值。这种信号量通常用于实现互斥锁,保证只有一个进程或线程可以访问共享资源。
sem_t类型:是POSIX线程库提供的一个信号量类型。sem_t类型的信号量可以模拟上述三类分类中的某些行为。
sem_t s; // 先定义,后面再初始化
semaphore.h
信号量:表示可用资源的数量。当进程或线程需要访问某个共享资源时,会先尝试获取信号量。如果信号量的值大于0,表示有资源可用,进程或线程可以获取信号量并访问资源,同时信号量的值会减1。如果信号量的值为0,表示没有资源可用,此时进程或线程会进入阻塞状态,等待其他进程或线程释放信号量。
2.信号量的基本操作(等待P操作与释放V操作)
等待(P操作):【Park】 进程或线程尝试获取信号量。如果信号量的值大于0,则获取成功,信号量的值减1;如果信号量的值为0,则进程或线程进入阻塞状态,等待其他进程或线程释放信号量。
释放(V操作):【Voke】 进程或线程释放之前获取的信号量。释放信号量时,该信号量的值会增加1。如果有进程或线程因为信号量的值为0而处于阻塞状态,此时会唤醒一个或多个阻塞的进程或线程。
3.信号量的基本函数(创建、销毁、等待P操作与释放V操作)
sem_init(&信号量, 0, 信号量的初值); // 创建信号量 sem_destroy(&信号量); // 销毁信号量 sem_wait(&信号量); // 等待P操作 sem_post(&信号量); // 释放V操作
二.信号量实现线程互斥(用信号量实现两个线程互斥输出1-10数字)
把信号量初始化成1,表示目前可用资源为1。进入两个线程,其中第一个线程进入等待(P操作)后,信号量-1变成0。第二个线程进入等待(P操作)后,由于信号量变为0,进入阻塞状态。第二个线程必须等到第一个线程执行完程序后,进行释放V操作,释放信号量,信号量+1后,它才会解除阻塞状态,从而实现互斥操作,2个线程按照先后顺序执行。
#include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <semaphore.h> <p>sem_t s; // 定义信号量</p><p>void<em> fun(void</em> param) { long tnum = (long)param; int i;</p><pre class="brush:php;toolbar:false">sem_wait(&s); // 等待(P操作)park for(i=1; i<=10; i++) { printf("Thread %ld: %dn", tnum, i); usleep(100000); // 延迟100毫秒 } sem_post(&s); // 释放(V操作)voke return NULL;
}
int main() { pthread_t t1, t2;
sem_init(&s, 0, 1); // 初始化信号量为1 pthread_create(&t1, NULL, fun, (void*)1); pthread_create(&t2, NULL, fun, (void*)2); pthread_join(t1, NULL); pthread_join(t2, NULL); sem_destroy(&s); // 销毁信号量 return 0;
}