Linux中信号量的示例分析
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Linux系统提出了信号量的概念。这是一种相对比较折中的处理方式,它既能保证线程间同步,数据不混乱,又能提高线程的并发性。注意,这里提到的信号量,与我们所学的信号没有一点关系,就比如Java与JavaScript没有任何关系一样。
主要应用函数:
sem_init函数
sem_destroy函数
sem_wait函数
sem_trywait函数
sem_timedwait函数
sem_post函数
以上6 个函数的返回值都是:成功返回0, 失败返回-1,同时设置errno。
细心的读者可能留意到,它们没有pthread前缀,这说明信号量不仅可以用在线程间,也可以用在进程间。
sem_t数据类型,其本质仍是结构体。但是类似于文件描述符一样,我们在应用期间可简单将它看作为整数,而忽略实现细节。
使用方法:sem_t sem; 我们约定,信号量sem不能小于0。使用时,注意包含头文件 。
类似于互斥锁,信号量也有类似加锁和解锁的操作,加锁使用sem_wait函数,解锁使用sem_post函数。这两个函数有如下特性:
调用sem_post时,如果信号量大于0,则信号量减一;
当信号量等于0时,调用sem_post时将造成线程阻塞;
调用sem_post时,将信号量加一,同时唤醒阻塞在信号量上的线程。
上面提到的对线程的加一减一操作,由于sem_t的实现对用户隐藏,所以这两个操作只能通过函数来实现,而不能直接使用++、--符号来操作。
##sem_init函数
函数原型: int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
函数作用: 初始化一个信号量;
参数说明: sem:信号量 ; pshared:取0时,信号量用于线程间同步;取非0(一般为1)时则用于进程间同步; value:指定信号量初值,而信号量的初值,决定了允许同时占用信号量的线程的个数。
##sem_destroy函数
函数原型: int sem_destroy(sem_t *sem);
函数作用: 销毁一个信号量
##sem_wait函数
函数原型: int sem_wait(sem_t *sem);
函数作用: 给信号量值加一
##sem_post函数
函数原型: int sem_post(sem_t *sem);
函数作用: 给信号量值减一
##sem_trywait函数
函数原型: int sem_trywait(sem_t *sem);
函数作用: 尝试对信号量加锁,与pthread_mutex_trylock类似;
##sem_timedwait函数
函数原型: int sem_timedwait(sem_t sem, const struct timespec abs_timeout);
函数作用: 限时尝试对信号量加锁
参数说明: sem:信号量; abs_timeout:与pthread_cond_timedwait一样,采用的是绝对时间。
用法如下(例如超时时间设为1秒):
time_t cur = time(NULL);
获取当前时间。 struct timespec t;
定义timespec 结构体变量t t.tv_sec = cur+1;
定时1秒 t.tv_nsec = t.tv_sec +100;
sem_timedwait(&sem, &t);
传参
生产者消费者信号量模型:
/*信号量实现 生产者 消费者问题*/ #include#include #include #include #include #define NUM 5 int queue[NUM]; //全局数组实现环形队列 sem_t blank_number, product_number; //空格子信号量, 产品信号量 void *producer(void *arg) { int i = 0; while (1) { sem_wait(&blank_number); //生产者将空格子数--,为0则阻塞等待 queue[i] = rand() % 1000 + 1; //生产一个产品 printf("----Produce---%d\n", queue[i]); sem_post(&product_number); //将产品数++ i = (i+1) % NUM; //借助下标实现环形 sleep(rand()%3); } } void *consumer(void *arg) { int i = 0; while (1) { sem_wait(&product_number); //消费者将产品数--,为0则阻塞等待 printf("-Consume---%d\n", queue[i]); queue[i] = 0; //消费一个产品 sem_post(&blank_number); //消费掉以后,将空格子数++ i = (i+1) % NUM; sleep(rand()%3); } } int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t pid, cid; sem_init(&blank_number, 0, NUM); //初始化空格子信号量为5 sem_init(&product_number, 0, 0); //产品数为0 pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL); pthread_join(pid, NULL); pthread_join(cid, NULL); sem_destroy(&blank_number); sem_destroy(&product_number); return 0; }
运行结果:
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