多线程同步之信号量

    信号量是什么？简单来说，信号量就是一个计数值，假设记为S。S > 0时，表示当前可用资源的数目；S < 0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。信号量可作为一种同步手段控制多个进程对资源的访问。

   可以通过PV操作改变信号量的值。

P操作：

S = S -1;
if S >= 0
    continue;
else
    blocked;

V操作：

S = S + 1;
if S > 0
    continue;
else
    wakeup a blocked process;

    信号量的经典应用当属“生产者-消费者”问题。生产者-消费者问题(producer-consumer problem)又被称为有限缓冲问题(bounded-buffer problem)。存在一个固定大小的缓冲区，生产者进程向缓冲区中存放数据，消费者进程从缓冲区中取走数据。但是缓冲区满时，生产者不能向其中存放数据；缓冲区空时，消费者不能从缓冲区中取走数据。信号量是这一问题的常见解决方案。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define bufferSize 5
#define N 10        //number of producer
int buffer[bufferSize];
sem_t mutex;
sem_t empty;
sem_t full;
int i = 0;
int j = 0;

void* produce(void *arg)
{
    while (1)
    {
        sem_wait(&empty);
        sem_wait(&mutex);

        buffer[i] = 10 + rand() %90;
        printf("Producer %d write Buffer[%d]: %d\n", arg, i, buffer[i]);
        i = (i+1) % bufferSize;

        sem_post(&mutex);
        sem_post(&full);
    }
}

void* consume(void *arg)
{
    while (1)
    {
        sem_wait(&full);
        sem_wait(&mutex);

        printf("Consumer %d read Buffer[%d]: %d\n", arg, j, buffer[j]);
        j = (j+1) % bufferSize;

        sem_post(&mutex);
        sem_post(&empty);
    }
}

int main()
{
    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&empty, 0, bufferSize);
    sem_init(&full, 0, 0);
    pthread_t producers[N];
    pthread_t consumers[N];
    int i;
    for (i = 0; i < N; ++i)
    {
        pthread_create(&producers[i], NULL, produce, (void*)i);
        pthread_create(&consumers[i], NULL, consume, (void*)i);
    }
    sleep(1);
    sem_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);
    return 0;
}

用到的函数有：

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

int sem_wait(sem_t *sem);

int sem_post(sem_t *sem);

int sem_destroy(sem_t *sem);

REFERENCE:

【Linux多线程】三个经典同步问题