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理解PV操作和信号量

对于信号量,可以认为是一个仓库,有两个概念,容量和当前的货物个数。

P操作从仓库拿货,如果仓库中没有货,线程一直等待,直到V操作,往仓库里添加了货物,为了避免P操作一直等待下去,会有一个超时时间。

V操作往仓库送货,如果仓库满了,线程等待,直到有P操作,从仓库中拿走货物,有空的位置。

创建信号量,设置容量,先有V操作,才能P操作。

 

P操作:货物个数减1,减过之后,货物个数大于等于0,说明已经拿到货物,线程继续。否者线程阻塞。

V操作:货物个数加1,加过之后,货物个数小于等于容量,说明添加成功,线程继续。否者线程阻塞。

信号量:0≤ 信号量≤容量 ,取值 表示当前可以使用的货物;

        信号量<0 ,  取值 表示当前等待使用货物的线程;

            信号量>容量 ,  信号量-容量 表示当前等待添加货物的线程。

通常,信号量的容量设置很大,可以一直V操作,不会阻塞,但是P操作的时候,很可能阻塞。

当容量为1,也就是互斥,执行流程必定是V操作,P操作,V操作,P操作...


信号量如何做到线程同步?

可以认为信号量关联一组线程,保存一个指针,指向线程数组的首地址。比如当前信号量为-1,进行P操作,信号量为-2,说明没有拿到货物,线程等待,取值为-2,说明有两个线程等待那货物。这个时候,其他线程进行V操作,信号量加1,为-1,信号量通知等待的线程中,第一个线程继续执行,第二个线程继续等待。

也就是说,P操作等待的情况是减1后,信号量小于0。 P操作继续执行的情况有两种:a、减1后,信号量大于等于0,不需等待,直接执行;b、信号量小于0,等待中,其他人进行了V操作,通知这个线程,继续执行。


项目中的使用场景:

客户端使用提供的SDk与服务交互,为了提高效率,客户端发送一个请求后,SDK异步回调给客户端。但是,有些请求,客户端希望同步,等待回复。这个时候,建立一个map,以req的sequence为key,value为信号量的指针,信号量的容量设置为1,可用的货物为0,对信号量进行TimeoutP操作,货物个数为-1,阻塞在这里。异步回调,收到回复的sequence,根据map找到信号量指针,进行V操作,货物个数为0,通知前面TimeoutP的线程继续执行下去,这个时候,TimeoutP的线程,把回复消息取出来,返回给客户端。

 

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