執行緒同步之訊號量同步

linux中兩種基本的同步方法是訊號量和互斥量。這兩種方法很相似，而且它們可以相互通過對方來實現。

現在有個圖書館，其能容納100人，現在有兩個執行緒a、b，a執行緒執行：往圖書管理進入乙個人，b執行緒：從圖書館出來乙個人。那麼為了使得執行緒a在圖書館滿人的時候進入等待，而不是繼續往圖書館裡進人，使得b執行緒在圖書館沒人的時候等待人進入，我們可以引入訊號量：in out 分別初始化為100和0

。那麼a則可以被表示為a：p（in） //剩餘容量減少一如果容量為0 則等待 b：p（out） //人數減少1 如果人數為0則阻塞等待

......... //登記進入圖書館的人資訊 ............. //記錄離開圖書館的人資訊（隨便一系列操作。）

v（out）//增加訊號量out 表示人數+1 v（in） //增加圖書館剩餘容量+1

通過這樣我們就實現了執行緒的同步。

訊號量作用域上鎖時

訊號量

程序間或執行緒間(linux僅執行緒間)

只要訊號量的value大於0，其他執行緒就可以sem_wait成功，成功後訊號量的value減一。若value值不大於0，則sem_wait阻塞，直到sem_post釋放後value值加一

互斥鎖執行緒間

只要被鎖住，其他任何執行緒都不可以訪問被保護的資源

成功後否則就阻塞

下面介紹用訊號量進行同步。

訊號量概念由荷蘭科學家dijkstra首先提出。訊號量是乙個特殊型別的變數，它可以被增加或者減少。但對其的關鍵訪問被保證是原子操作，即使在乙個多執行緒程式中也是如此。

訊號量有兩種型別：

（1）二進位制訊號量。它只有0和1兩種取值。

（2）計數訊號量。它可以有更大的取值範圍。

如果要用訊號量來保護一段**，使其每次只能被乙個執行執行緒執行，就要用到二進位制訊號量、。

如果要允許有限數目的執行緒執行一段指定的**，就需要用到計數訊號量。

由於計數訊號量並不常用，而且它實際上僅僅是二進位制訊號量的一種擴充套件，這裡之介紹二進位制訊號量。

訊號量函式的名字都以sem_開頭。執行緒中使用的基本函式有4個。

注意，需要包含標頭檔案：

[cpp]view plain

copy

print?

#include

[cpp]view plain

copy

print?

intsem_init(sem_t *sem,

intpshared, unsigned

intvalue);

函式解釋：

sem_init() 初始化乙個定位在 sem 的匿名信號量。value 引數指定訊號量的初始值。

pshared 引數指明訊號量是由程序內線程共享，還是由程序之間共享。如果 pshared 的值為 0，那麼訊號量將被程序內的執行緒共享，並且應該放置在所有執行緒都可見的位址上(如全域性變數，或者堆上動態分配的變數)。

如果 pshared 是非零值，那麼訊號量將在程序之間共享，並且應該定位共享記憶體區域(見 shm_open(3)、mmap(2) 和 shmget(2))。(因為通過 fork(2) 建立的孩子繼承其父親的記憶體對映，因此它也可以見到這個訊號量。)所有可以訪問共享記憶體區域的程序都可以使用sem_post(3)、sem_wait(3) 等等操作訊號量。初始化乙個已經初始的訊號量其結果未定義。

返回值

sem_init() 成功時返回 0；錯誤時，返回 -1，並把 errno 設定為合適的值。

錯誤

einval

value 超過 sem_value_max。

enosys

pshared 非零，但系統還沒有支援程序共享的訊號量。

下面是控制訊號量的兩個函式：

[cpp]view plain

copy

print?

intsem_wait(sem_t * sem);

函式說明

sem_wait函式也是乙個原子操作，它的作用是從訊號量的值減去乙個「1」，但它永遠會先等待該訊號量為乙個非零值才開始做減法。也就是說，如果你對乙個值為2的訊號量呼叫sem_wait(),執行緒將會繼續執行，這訊號量的值將減到1。如果對乙個值為0的訊號量呼叫sem_wait()，這個函式就會地等待直到有其它執行緒增加了這個值使它不再是0為止。如果有兩個執行緒都在sem_wait()中等待同乙個訊號量變成非零值，那麼當它被第三個執行緒增加乙個「1」時，等待執行緒中只有乙個能夠對訊號量做減法並繼續執行，另乙個還將處於等待狀態。

返回值所有這些函式在成功時都返回 0；錯誤保持訊號量值沒有更改，-1 被返回，並設定 errno 來指明錯誤。

錯誤eintr

這個呼叫被訊號處理器中斷，

einval

sem 不是乙個有效的訊號量。

[cpp]view plain

copy

print?

intsem_post(sem_t * sem); 說明

sem_post函式的作用是給訊號量的值加上乙個「1」，它是乙個「原子操作」－－－即同時對同乙個訊號量做加「1」操作的兩個執行緒是不會衝突的；而同時對同乙個檔案進行讀、加和寫操作的兩個程式就有可能會引起衝突。訊號量的值永遠會正確地加乙個「2」－－因為有兩個執行緒試圖改變它。

返回值sem_post() 成功時返回 0；錯誤時，訊號量的值沒有更改，-1 被返回，並設定 errno 來指明錯誤。

錯誤einval

sem 不是乙個有效的訊號量。

eoverflow

訊號量允許的最大值將要被超過。

[cpp]view plain

copy

print?

intsem_destroy (sem_t *sem);

這個函式也使用乙個訊號量指標做引數，歸還自己戰勝的一切資源。在清理訊號量的時候如果還有執行緒在等待它，使用者就會收到乙個錯誤。

與其它的函式一樣，這些函式在成功時都返回「0」。

下面主線程中建立了乙個新執行緒，用來統計輸入的字串中字元的個數。訊號量用來控制兩個執行緒對儲存字串陣列的訪問。

（乙個執行緒用來控制輸入，另乙個執行緒用來控制輸出）

**：[cpp]view plain

copy

print?

#include

//執行緒函式

void

*thread_function(

void

*arg);

sem_t bin_sem;//訊號量物件

#define work_size 1024

char

work_area[work_size];

//工作區

intmain()

//建立新執行緒

res = pthread_create(&a_thread,null,thread_function,null);

if(res)

printf("input some text.enter 'end' to finish\n"

);

while

(strncmp(

"end"

,work_area,3) != 0)

printf("waiting for thread to finish\n"

);

//等待子執行緒結束，收集子執行緒資訊

res = pthread_join(a_thread,&thread_result);

if(res)

printf("thread joined\n"

);

//銷毀訊號量物件

sem_destroy(&bin_sem);

exit(exit_success);

} void

*thread_function(

void

*arg)

pthread_exit(null);//執行緒終止執行

}

執行結果：

執行緒同步之訊號量同步

執行緒同步之訊號量

Linux 執行緒同步之訊號量同步

Linux 執行緒同步之訊號量同步

執行緒同步之訊號量同步

執行緒同步之訊號量

Linux 執行緒同步之訊號量同步

Linux 執行緒同步之訊號量同步

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