信号量和管程

用户11097514

发布于 2024-05-30 22:01:17

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发布于 2024-05-30 22:01:17

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说实话，这章没有完全看懂

信号量

我们进入信号区可以如果是读操作，那么就可以允许它几个信号同时进行，如果是写操作，那么就设置只能是一个信号进行。

信号量的抽象数据类型

一个整形(sem),具有两个原子操作
P(): sem减一,如果sem<0,等待,否则继续
V(): sem加一,如果sem≤0,唤醒一个等待的P

P 和 V 都是两个科学家的名简称，他们是提出这个概念的人。

信号量的使用

信号量是整数

信号量是被保护的变量

初始化完成后,唯一改变一个信号量的值的办法是通过P()和V()
操作必须是原子

P()能够阻塞,V()不会阻塞

我们假定信号量是公平的

没有线程被阻塞在P()仍然堵塞如果V()被无限频繁调用(在同一个信号量)
在实践中,FIFO经常被使用

两个类型信号量

二进制信号量: 可以是0或1
计数信号量: 可以取任何非负数
两者相互表现(给定一个可以实现另一个)

信号量可以用在2个方面

互斥
条件同步(调度约束——一个线程等待另一个线程的事情发生)
用二进制信号量实现的互斥
用二进制信号量实现的调度约束

condition = new Semaphore(0);

//Thread A
...
condition->P(); //等待线程B某一些指令完成之后再继续运行,在此阻塞
...

//Thread B
...
condition->V(); //信号量增加唤醒线程A
...

一个线程等待另一个线程处理事务，单单的互斥机制是不够的

正确性的要求
每个约束用一个单独的信号量。
- 二进程信号量的互斥
- 一般信号量 fullBuffers
- 一般信号量emptyBuffers

class BoundedBuffer{
		mutex = new Semaphore(1);
		fullBuffers = new Semaphore(0);   //说明缓冲区初始为空
 		emptyBuffers = new Semaphore(n);  //同时可以有n个生产者来生产
};

BoundedBuffer::Deposit(c){
		emptyBuffers->P();
		mutex->P();
		Add c to the buffer;
		mutex->V();
		fullBuffers->V();
}

BoundedBuffer::Remove(c){
		fullBuffers->P();
		mutex->P();
		Remove c from buffer;
		mutex->V();
		emptyBuffers->V();
}

信号量的实现

使用硬件原语 :

禁用中断
原子指令

类似锁

通过使用’’ 禁用中断 ‘’

class Semaphore{
		int sem;
		WaitQueue q;
};

//p操作的实现
Semaphore::P(){
		--sem;
		if(sem < 0){
				Add this thread t to q;
				block(p);
		}
};

//V操作的实现
Semaphore::V(){
		++sem;
		if(sem <= 0){
				Remove a thread t from q;
				wakeup(t);
		}
}

缺点：