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信号量

信号量（Semaphore）也称为信号灯，典故来源于荷兰：火车根据旗标来决定是否通行。其实就是红绿灯的作用。如图。

通过红绿灯理解信号和信号量，感觉它们似乎是一样的。但是，信号量机制是根据红绿灯的事件让人等待（进程阻塞）或不等待（进程继续运行），只有这两种行为；而信号机制是根据红绿灯事件做出任何可能的处理，并不一定是等待（阻塞）或前行（不阻塞）。

信号量有很多种变体，下面简单描述其中一种信号量的规则：

  • 1.如果一个进程请求P操作(减1操作，即请求一个信号灯)，如果减去之后信号量的数值为负数，则该进程被阻塞，如果减去之后为0或正数，则放行该进程
  • 2.如果一个进程请求V操作(加1操作，即释放或增加一个信号灯)，进程直接放行
  • 3.如果请求V操作，如果加1之后仍为0或负数，则放行该进程的同时还唤醒另一个被阻塞的进程。如果加1后为正数，则直接添加一个信号灯资源

总结起来很简单：如果当前没有信号灯资源(小于或等于0)，那么消费信号灯(P原语)的进程就会被阻塞；如果有信号灯资源(大于0)，就直接放行。如果一个进程是来生产信号灯资源的(V原语)，那么这个进程当然要放行；因为添加了一个信号灯，那么还可以拥有唤醒一个被阻塞进程的能力(如果有被阻塞进程的话)。

最简单的信号量当然是初始时只使用1个信号灯，从而实现互斥锁（也称为互斥量）机制：P是申请锁操作，只有在有值为1的时候才能申请锁，否则被阻塞；V是释放锁，一直被放行。