Linux线程的信号量同步

信号量和互斥锁(mutex)的区别：互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程同时进入临界区。

不多做解释，要使用信号量同步，需要包含头文件semaphore.h。

主要用到的函数：

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);，其中sem是要初始化的信号量，pshared表示此信号量是在进程间共享还是线程间共享，value是信号量的初始值。
int sem_destroy(sem_t *sem);,其中sem是要销毁的信号量。只有用sem_init初始化的信号量才能用sem_destroy销毁。
int sem_wait(sem_t *sem);等待信号量，如果信号量的值大于0,将信号量的值减1,立即返回。如果信号量的值为0,则线程阻塞。相当于P操作。成功返回0,失败返回-1。
int sem_post(sem_t *sem); 释放信号量，让信号量的值加1。相当于V操作。

下列的代码演示了如何用信号量同步，模拟一个窗口服务系统。

/* @purpose: 基于信号量的多线程同步，操作系统原理中的P,V操作
* @author:
* @create:
* */
//gcc sem.c -o sem -lpthread
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define CUSTOMER_NUM 10
/* @Scene: 某行业营业厅同时只能服务两个顾客。
* 有多个顾客到来，每个顾客如果发现服务窗口已满，就等待，
* 如果有可用的服务窗口，就接受服务。 */
/* 将信号量定义为全局变量，方便多个线程共享 */
sem_t sem;

/* 每个线程要运行的例程 */
void * get_service(void *thread_id)
{
/* 注意：立即保存thread_id的值，因为thread_id是对主线程中循环变量i的引用，它可能马上被修改 */
int customer_id = *((int *)thread_id);

printf("get_service:%d.\n", customer_id);
//若sem信号量的值等于0则线程阻塞，若信号量的值大于0,将信号量的值减1,立即返回，成功返回0,失败返回-1
if(sem_wait(&sem) == 0) //减1
{
printf("sleep(1).:%d\n", customer_id);
sleep(1); /* service time: 1s */
printf("customer %d receive service ...\n", customer_id);
sem_post(&sem); //加1
}
printf("customer %d over.\n", customer_id);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
/* 初始化信号量，初始值为2，表示有两个顾客可以同时接收服务 */
/* @prototype: int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); */
/* pshared: if pshared == 0, the semaphore is shared among threads of a process
* otherwise the semaphore is shared between processes. */
sem_init(&sem, 0, 2);
/* 为每个顾客定义一个线程id, pthread_t 其实是unsigned long int */
pthread_t customers[CUSTOMER_NUM];
int i = 0, ret = 0;
int j = 0;

/* 为每个顾客生成一个线程 */
for(i = 0; i < CUSTOMER_NUM; i++)
{
int customer_id = i;
ret = pthread_create(&customers[i], NULL, get_service, &customer_id);
if(0 != ret)
{
perror("pthread_create fail.");
exit(1);
}
else
{
printf("Customer %d arrived.\n", i);
}
usleep(100);
}