Linux 应用程序信号量使用实战

背景

在项目实施过程中，有个机制需要做两个线程之间的同步。

具体需求如下：

首先，线程1需要把资源读取到缓存

其次，线程2才可以操作这块缓存

上述两个动作顺序交替重复。

思路

使用信号量解决思路，申请两个信号量，具体流程如下所述：

申请两个信号量，其中信号量1初始化为无信号，信号量2初始化为有信号

线程1首先申请信号量2的信号，有信号后，线程1把资源读取到缓存后，才释放信号量1

线程2首先申请信号量1的信号，有信号后，线程2操作完这块缓存后，才释放信号量2

代码

具体代码如下：

头文件

#include <semaphore.h>

定义全局信号量

sem_t sem1;
sem_t sem2;

初始化信号量，这里信号量2申请为有信号状态

    ret = sem_init(&sem1, 0, 0);if (ret == -1) {printf("sem1_init failed \n");return -1;}ret = sem_init(&sem2, 0, 1);if (ret == -1) {printf("sem2_init failed \n");return -1;}

线程1首先申请信号量2的信号，有信号后，线程1把资源读取到缓存后，才释放信号量1

void* thread1(void *res)
{while (1) {sem_wait(&sem2);//开始写入保护的内存数据xxxxxxxxxx//结束写入保护的内存数据sem_post(&sem1);}
}

线程2首先申请信号量1的信号，有信号后，线程2操作完这块缓存后，才释放信号量2

void* thread2(void *res)
{while (1) {sem_wait(&sem1);//开始读出保护的内存数据xxxxxxxxxx//结束读出保护的内存数据sem_post(&sem2);}
}

上述基本上表述了，针对内存的保护，不知道说清楚了没有。表述应该还算明白

线程申请信号，不能一直等待，需要超时处理，我这超时设置时毫秒级别，时间比较长

具体代码如下，设置500ms超时等待

struct timespec ts;clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);ts.tv_nsec += 500*1000*1000;sem_timedwait(&sem,&ts);

信号量的一些基本概念

信号量本质上是一个计数器（不设置全局变量是因为进程间是相互独立的，而这不一定能看到，看到也不能保证++引用计数为原子操作）,用于多进程对共享数据对象的读取，它和管道有所不同，它不以传送数据为主要目的，它主要是用来保护共享资源（信号量也属于临界资源），使得资源在一个时刻只有一个进程独享。

由于信号量只能进行两种操作等待和发送信号，即P(sv)和V(sv),他们的行为是这样的：

（1）P(sv)：如果sv的值大于零，就给它减1；如果它的值为零，就挂起该进程的执行

（2）V(sv)：如果有其他进程因等待sv而被挂起，就让它恢复运行，如果没有进程因等待sv而挂起，就给它加1.

在信号量进行PV操作时都为原子操作（因为它需要保护临界资源）

注：原子操作：单指令的操作称为原子的，单条指令的执行是不会被打断的