互斥信号量和二进制信号量的区别

互斥型信号量必须是同一个任务申请，同一个任务释放，其他任务释放无效。同一个任务可以递归申请。

 

       二进制信号量，一个任务申请成功后，可以由另一个任务释放。

 

二进制信号量实现任务互斥：

     打印机资源只有一个， abc 三个任务共享，当 a 取得使用权后，为了防止其他任务错误地释放了信号量 () ，必须将打印机房的门关起来 ( 进入临界段 ) ，用完后，释放信号量，再把门打开 ( 出临界段 ) ，其他任务再进去打印。 ( 而互斥型信号量由于必须由取得信号量的那个任务释放，故不会出现其他任务错误地释放了信号量的情况出现，故不需要有临界段。互斥型信号量是二进制信号量的子集。 )

 

二进制信号量实现任务同步：

     a 任务一直等待信号量， b 任务定时释放信号量，完成同步功能

 

理解互斥量和信号量 作者: JuKevin

互斥量 (Mutex)

       互斥量表现互斥现象的数据结构，也被当作二元信号灯。一个互斥基本上是一个多任务敏感的二元信号，它能用作同步多任务的行为，它常用作保护从中断来的临界段代码并且在共享同步使用的资源。

       Mutex 本质上说就是一把锁，提供对资源的独占访问，所以 Mutex 主要的作用是用于互斥。 Mutex 对象的值，只有 0 和 1 两个值。这两个值也分别代表了 Mutex 的两种状态。值为 0, 表示锁定状态，当前对象被锁定，用户进程 / 线程如果试图 Lock 临界资源，则进入排队等待；值为 1 ，表示空闲状态，当前对象为空闲，用户进程 / 线程可以 Lock 临界资源，之后 Mutex 值减 1 变为 0 。 Mutex 可以被抽象为四个操作： - 创建 Create

 

- 加锁 Lock

 

- 解锁 Unlock

 

- 销毁 Destroy

 

Mutex 被创建时可以有初始值，表示 Mutex 被创建后，是锁定状态还是空闲状态。在同一个线程中，为了防止死锁，系统不允许连续两次对 Mutex 加锁 ( 系统一般会在第二次调用立刻返回 ) 。也就是说，加锁和解锁这两个对应的操作，需要在同一个线程中完成。

 

不同操作系统中提供的 Mutex 函数 : 动作 / 系统

Win32

Linyx

Solaris

 

创建

CreateMutex

pthread_mutex_init

mutex_init

 

加锁

WaitForSingleObject

pthread_mutex_lock

mutex_lock

 

解锁

ReleaseMutex

pthread_mutex_unlock

mutex_unlock

 

销毁

CloseHandle

pthread_mutex_destroy

mutex_destroy

 

 

信号量

 

信号量 (Semaphore) ，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施 , 它负责协调各个线程 , 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

 

信号量可以分为几类：

 

二进制信号量 (binary semaphore) ：

       只允许信号量取 0 或 1 值，其同时只能被一个线程获取。

 

整型信号量（ integer semaphore)

       信号量取值是整数，它可以被多个线程同时获得，直到信号量的值变为 0 。

 

记录型信号量（ record semaphore)

       每个信号量 s 除一个整数值 value （计数）外，还有一个等待队列 List ，其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。当信号量被释放一个，值被加一后，系统自动从等待队列中唤醒一个等待中的线程，让其获得信号量，同时信号量再减一。

 

       信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问，信号量的值是一个非负整数，所有通过它的线程都会将该整数减一。如果计数器大于 0 ，则访问被允许，计数器减 1 ；如果为 0 ，则访问被禁止，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。

计数器计算的结果是允许访问共享资源的通行证。因此，为了访问共享资源，线程必须从信号量得到通行证， 如果该信号量的计数大于 0 ，则此线程获得一个通行证，这将导致信号量的计数递减，否则，此线程将阻塞直到获得一个通行证为止。当此线程不再需要访问共享资源时，它释放该通行证，这导致信号量的计数递增，如果另一个线程等待通行证，则那个线程将在那时获得通行证。

 

 

Semaphore 可以被抽象为五个操作：

- 创建 Create

 

- 等待 Wait ：

 

线程等待信号量，如果值大于 0 ，则获得，值减一；如果只等于 0 ，则一直线程进入睡眠状态，知道信号量值大于 0 或者超时。

 

- 释放 Post

 

执行释放信号量，则值加一；如果此时有正在等待的线程，则唤醒该线程。

 

- 试图等待 TryWait

 

如果调用 TryWait ，线程并不真正的去获得信号量，还是检查信号量是否能够被获得，如果信号量值大于 0 ，则 TryWait 返回成功；否则返回失败。

 

- 销毁 Destroy

 

信 号量，是可以用来保护两个或多个关键代码段，这些关键代码段不能并发调用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量。如果关键代码段中没有任何 线程，那么线程会立即进入该框图中的那个部分。一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程 释放信号量。为了完成这个过程，需要创建一个信号量，然后将 Acquire Semaphore VI 以及 Release Semaphore VI 分别放置在每个关键代码段的首末端。确认这些信号量 VI 引用的是初始创建的信号量。 动作 / 系统

Win32

POSIX

 

创建

CreateSemaphore

sem_init

 

等待

WaitForSingleObject

sem _wait

 

释放

ReleaseMutex

sem _post

 

试图等待

WaitForSingleObject

sem _trywait

 

销毁

CloseHandle

sem_destroy

 

 

 

互斥量和信号量的区别

 

1. 互斥量用于线程的互斥，信号量用于线程的同步 。 ——

       这是互斥量和信号量的根本区别，也就是互斥和同步之间的区别。

2. 互斥量无法保证线程对资源的有序访问，信号量可以。

 

互斥

       是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。（ cute ：好比一个别墅，同时只能卖个一个人。这个人可以在门上加上任意多的锁（申请多次），但是锁必须由这个人打开，因为只有他掌握着钥匙。如果别的人真的想控制这个别墅的大门，则它首先应该把这个别墅买下来（别墅的主人放弃所有权））

 

同步

       是指在互斥的基础上（大多数情况） ，通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源 （ cute ：相当于图书馆阅览室的书卡，你申请的时候 -1 ，另一个人还的时候则可以 +1 ，我们都可以修改书卡的当前可用数目，这个权利是不独属于任何人的。）

 

3. 互斥量值只能为 0/1 ，信号量值可以为非负整数。

 

       也就是说，一个互斥量只能用于一个资源的互斥访问，它不能实现多个资源的多线程互斥问题。信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。当信号量为单值信号量是，也可以完成一个资源的互斥访问。

 

4. 互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用，信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到 。