互斥量mutex、锁、条件变量和信号量相关原语（函数）----很全

news2024/9/30 22:36:26

线程相关知识可以看这里:

线程控制原语(函数)的介绍-CSDN博客

进程组、会话、守护进程和线程的概念-CSDN博客

1.同步概念

所谓同步，即同时起步，协调一致。不同的对象，对“同步”的理解方式略有不同。如，设备同步，是指在两个设备之间规定一个共同的时间参考；数据库同步，是指让两个或多个数据库内容保持一致，或者按需要部分保持一致；文件同步，是指让两个或多个文件夹里的文件保持一致。等等

然而，编程中、通信中所说的同步与生活中大家印象中的同步概念略有差异。“同”字应是指协同、协助、互相配合。主旨在协同步调，按预定的先后次序运行。

1.1 线程同步

同步即协同步调，按预定的先后次序运行。

线程同步，指一个线程发出某一功能调用时，在没有得到结果之前，该调用不返回。同时其它线程为保证数据一致性，不能调用该功能。

举例1：银行存款 5000。你去柜台，存折：取3000；你妈同时去提款机拿你的卡：取 3000。剩余：2000(你妈先取完了，钱变2000，柜台小姐给你取完后误以为还是5000，给你修改成2000)

举例2： 内存中100字节，线程T1欲填入全1， 线程T2欲填入全0。但如果T1执行了50个字节失去cpu，T2执行，会将T1写过的内容覆盖。当T1再次获得cpu继续从失去cpu的位置向后写入1，当执行结束，内存中的100字节，既不是全1，也不是全0。

产生的现象叫做“与时间有关的错误”(time related)。为了避免这种数据混乱，线程需要同步，讲究先后顺序。

“同步”的目的，是为了避免数据混乱，解决与时间有关的错误。实际上，不仅线程间需要同步，进程间、信号间等等都需要同步机制。

因此，所有“多个控制流，共同操作一个共享资源”的情况，都需要同步。

1.2 数据混乱原因

1. 资源共享（独享资源则不会）

2. 调度随机（意味着数据访问会出现竞争）

3. 线程间缺乏必要的同步机制。

以上3点中，前两点不能改变，欲提高效率，传递数据，资源必须共享。只要共享资源，就一定会出现竞争。只要存在竞争关系，数据就很容易出现混乱。

所以只能从第三点着手解决。使多个线程在访问共享资源的时候，出现互斥。

2.互斥量mutex

Linux中提供一把互斥锁mutex（也称之为互斥量）。

每个线程在对资源操作前都尝试先加锁，成功加锁才能操作，操作结束解锁。

资源还是共享的，线程间也还是竞争的，

但通过“锁”就将资源的访问变成互斥操作，而后与时间有关的错误也不会再产生了。

但，应注意：同一时刻，只能有一个线程持有该锁。

当A线程对某个全局变量加锁访问，B在访问前尝试加锁，拿不到锁，B阻塞。C线程不去加锁，而直接访问该全局变量，依然能够访问，但会出现数据混乱。

所以，互斥锁实质上是操作系统提供的一把“建议锁”（又称“协同锁”），建议程序中有多线程访问共享资源的时候使用该机制。但，并没有强制限定。

因此，即使有了mutex，如果有线程不按规则来访问数据，依然会造成数据混乱。

主要应用函数

pthread_mutex_init函数

pthread_mutex_destroy函数

pthread_mutex_lock函数

pthread_mutex_trylock函数

pthread_mutex_unlock函数

以上5个函数的返回值都是：成功返回0， 失败返回错误号。

pthread_mutex_t 类型，其本质是一个结构体。为简化理解，应用时可忽略其实现细节，简单当成整数看待。

pthread_mutex_t mutex; 变量mutex只有两种取值1、0。

pthread_mutex_init函数

初始化一个互斥锁(互斥量) ---> 初值可看作1
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
参1：传出参数，调用时应传 &mutex
restrict关键字：只用于限制指针，告诉编译器，所有修改该指针指向内存中内容的操作，只能通过本指针完成。
                不能通过除本指针以外的其他变量或指针修改

 参2：互斥量属性。是一个传入参数，通常传NULL，选用默认属性(线程间共享)。 参APUE.12.4同步属性
        1. 静态初始化：如果互斥锁 mutex 是静态分配的（定义在全局，或加了static关键字修饰），可以直接使用宏进行初始化。
            e.g.  pthead_mutex_t muetx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
        2. 动态初始化：局部变量应采用动态初始化。
            e.g.  pthread_mutex_init(&mutex, NULL)

pthread_mutex_destory函数

销毁一个互斥锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

pthread_mutex_lock函数

加锁。可理解为将mutex--（或 -1），操作后mutex的值为0。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
成功muter--加上锁，失败阻塞线程等待锁的释放

pthread_mutex_unlock函数

解锁。可理解为将mutex ++（或 +1），操作后mutex的值为1。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
唤醒阻塞在锁上的线程，并++

pthread_mutex_trylock函数

尝试加锁
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
成功muter--并上锁，失败返回不阻塞并设置错误号EBUSY

3.加锁与解锁

lock和unlock

lock尝试加锁，如果加锁不成功，线程阻塞，阻塞到持有该互斥量的其他线程解锁为止。

unlock主动解锁函数，同时将阻塞在该锁上的所有线程全部唤醒，至于哪个线程先被唤醒，取决于优先级、调度。默认：先阻塞、先唤醒。

例如：T1 T2 T3 T4 使用一把mutex锁。T1加锁成功，其他线程均阻塞，直至T1解锁。T1解锁后，T2 T3 T4均被唤醒，并自动再次尝试加锁。

可假想mutex锁 init成功初值为1。lock 功能是将mutex--。而unlock则将mutex++。

lock和trylock

lock加锁失败会阻塞，等待锁释放。

trylock加锁失败直接返回错误号（如：EBUSY），不阻塞。

4.加锁步骤测试

看如下程序：该程序是非常典型的，由于共享、竞争而没有加任何同步机制，导致产生于时间有关的错误，造成数据混乱：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void *tfn(void *arg)
{
    srand(time(NULL));
    while (1) {

        printf("hello ");
        sleep(rand() % 3);/*模拟长时间操作共享资源，导致cpu易主，产生与时间有关的错误*/
        //一sleep线程就会挂起，一挂起CPU就会交给其它线程或者进程使用
        //因此主线程和子线程并不是有规则的打出各自的hello world和HELLO WORLD
        printf("world\n");
        sleep(rand() % 3);
    }
    return NULL;
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    srand(time(NULL));
    pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);
    while (1) {
        printf("HELLO ");
        sleep(rand() % 3);
        printf("WORLD\n");
        sleep(rand() % 3);
    }
    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

【练习】：修改该程序，使用mutex互斥锁进行同步。

1.定义全局互斥量，初始化init(&m, NULL)互斥量，添加对应的destry

2.两个线程while中，两次printf前后，分别加lock和unlock

3.将unlock挪至第二个sleep后，发现交替现象很难出现。

  • 线程在操作完共享资源后本应该立即解锁，但修改后，线程抱着锁睡眠。睡醒解锁后又立即加锁，这两个库函数本身不会阻塞。
  • 所以在这两行代码之间失去cpu的概率很小。因此，另外一个线程很难得到加锁的机会。

4.main 中加flag = 5 将flg在while中-- 这时，主线程输出5次后试图销毁锁，但子线程未将锁释放，无法完成。

main 中加pthread_cancel()将子线程取消。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include<string.h>

Pthread_mutex_t mutex;  //定义一把互斥锁，可以想象成常数字

void *tfn(void *arg)
{
    srand(time(NULL));
    while (1) {
        pthread_muter_lock(&mutex);  //2.加锁
        printf("hello ");
        sleep(rand() % 3);/*模拟长时间操作共享资源，导致cpu易主，产生与时间有关的错误*/
        printf("world\n");

        pthread_muter_unlock(&muter);  //3.解锁

        sleep(rand() % 3);  //不在这个sleep后面再解锁就是因为让子进程挂起，父进程有机会去轮片让cpu进行运行
    }
    return NULL;
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    srand(time(NULL));
    int ret = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);  
    //1.初始化互斥锁,在线程创建前；可以认为，锁muter的值为1

    if(ret != 0){
        fprintf(stderr, "mutex init error:%s\n", strerror(ret));
        exit(1);    
    }

    pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);
    while (1) {
        pthread_muter_lock(&mutex);  //2.加锁， 可以想象锁muter--(1 --> 0)

        printf("HELLO ");
        sleep(rand() % 3);
        printf("WORLD\n");

        pthread_muter_unlock(&muter);  //3.解锁， 可以想象锁muter++( 0 --> 1)

        sleep(rand() % 3);  //同理，不将3移到该行后面也是让子线程有机会执行
    }
    pthread_join(tid, NULL);

    int ret = pthread_mutex_destory(&mutex);   //4.销毁锁
    if(ret != 0){
        fprintf(stderr, "mutex destory error:%s\n", strerror(ret));
        exit(1);    
    }
    return 0;
}

结论：

在访问共享资源前加锁，访问结束后立即解锁。锁的“粒度”应越小越好。(访问共享数据前加锁，访问结束后立即解锁)

5.死锁

是使用锁不恰当而导致的现象

1. 线程试图对同一个互斥量A 加锁两次。

2. 线程1拥有A锁，请求获得B锁；线程2拥有B锁，请求获得A锁。两个事务分别想拿到对方持有的锁，互相等待，于是产生死锁

6.读写锁

与互斥量类似，但读写锁允许更高的并行性。其特性为：写独占，读共享。

读写锁状态：

特别强调：读写锁只有一把，但其具备两种状态：

1. 读模式下加锁状态 (读锁)

2. 写模式下加锁状态 (写锁)

读写锁特性：

1.读写锁是 “写模式加锁” 时， 解锁前，所有对该锁加锁的线程都会被阻塞。排他锁

2.读写锁是 “读模式加锁” 时， 如果线程以读模式 对其加锁会成功；如果线程写以模式加锁会阻塞。共享锁

3.读写锁是 “读模式加锁” 时， 既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高

读写锁也叫共享-独占锁。当xa读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。写独占、读共享。

读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。

相较于互斥量而言，读写锁在读线程多的时候，能够提高访问效率，同时读

主要应用函数

pthread_rwlock_init函数
pthread_rwlock_destroy函数
pthread_rwlock_rdlock函数  
pthread_rwlock_wrlock函数
pthread_rwlock_tryrdlock函数
pthread_rwlock_trywrlock函数
pthread_rwlock_unlock函数

以上7 个函数的返回值都是：成功返回0， 失败直接返回错误号。
pthread_rwlock_t类型用于定义一个读写锁变量。
pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init函数

初始化一把读写锁
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
参2：attr表读写锁属性，通常使用默认属性，传NULL即可。

pthread_rwlock_destroy函数

销毁一把读写锁
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_rdlock函数

以读方式请求读写锁。（常简称为：请求读锁）
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_wrlock函数

以写方式请求读写锁。（常简称为：请求写锁）
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_unlock函数

解锁
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_tryrdlock函数
非阻塞以读方式请求读写锁（非阻塞请求读锁）
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_trywrlock函数

非阻塞以写方式请求读写锁（非阻塞请求写锁）
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

读写锁示例

看如下示例，同时有多个线程对同一全局数据读、写操作。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int counter;
pthread_rwlock_t rwlock;

/* 3个线程不定时写同一全局资源，5个线程不定时读同一全局资源 */
void *th_write(void *arg)
{
    int t, i = (int)arg;
    while (1) {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        t = counter;
        usleep(1000);
        printf("=======write %d: %lu: counter=%d ++counter=%d\n", i, pthread_self(), t, ++counter);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(10000);
    }
    return NULL;
}
void *th_read(void *arg)
{
    int i = (int)arg;

    while (1) {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        printf("----------------------------read %d: %lu: %d\n", i, pthread_self(), counter);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(2000);
    }
    return NULL;
}
int main(void)
{
    int i;
    pthread_t tid[8];
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    for (i = 0; i < 3; i++)
        pthread_create(&tid[i], NULL, th_write, (void *)i);
    for (i = 0; i < 5; i++)
        pthread_create(&tid[i+3], NULL, th_read, (void *)i);
    for (i = 0; i < 8; i++)
        pthread_join(tid[i], NULL);

    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
    return 0;
}

7.条件变量

条件变量本身不是锁！但它也可以造成线程阻塞。通常与互斥锁配合使用。给多线程提供一个会合的场所。

主要应用函数

pthread_cond_init函数
pthread_cond_destroy函数
pthread_cond_wait函数
pthread_cond_timedwait函数
pthread_cond_signal函数
pthread_cond_broadcast函数

以上6 个函数的返回值都是：成功返回0， 失败直接返回错误号。
pthread_cond_t类型用于定义条件变量
pthread_cond_t cond;

pthread_cond_init函数

初始化一个条件变量

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
参2：attr表条件变量属性，通常为默认值，传NULL即可
也可以使用静态初始化的方法，初始化条件变量：
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

pthread_cond_destroy函数

销毁一个条件变量
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

pthread_cond_wait函数

阻塞等待一个条件变量
int pthread_cond_wait
(pthread_cond_t *restrict cond, 
pthread_mutex_t *restrict mutex);

mutex：需要创建一把互斥锁

函数作用：

1.阻塞等待条件变量cond（参1）满足

2.释放已掌握的互斥锁（解锁互斥量）相当于pthread_mutex_unlock(&mutex);

1.2.两步为一个原子操作。

3.当阻塞等待的条件变量被唤醒(pthread_cond_siganl / pthread_cond_broadcast)，pthread_cond_wait函数返回时，解除阻塞并重新申请获取互斥锁pthread_mutex_lock(&mutex);

pthread_cond_timedwait函数

pthread_cond_timedwait函数
限时等待一个条件变量
int pthread_cond_timedwait
    (pthread_cond_t *restrict cond, 
    pthread_mutex_t *restrict mutex, 
    const struct timespec *restrict abstime);

restrict关键字：只用于限制指针，告诉编译器，所有修改该指针指向内存中内容的操作，只能通过本指针完成。
                不能通过除本指针以外的其他变量或指针修改

参3：参看man sem_timedwait函数，查看struct timespec结构体。
struct timespec {
time_t tv_sec;/* seconds */ 秒
long   tv_nsec;/* nanosecondes*/ 纳秒
}
形参abstime：绝对时间。
如：time(NULL)返回的就是绝对时间。而alarm(1)是相对时间，相对当前时间定时1秒钟。
    struct timespec t = {1, 0};
    pthread_cond_timedwait (&cond, &mutex, &t); 只能定时到 1970年1月1日 00:00:01秒(早已经过去) 
正确用法：
    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
    pthread_cond_timedwait (&cond, &mutex, &t); 传参

在讲解setitimer函数时我们还提到另外一种时间类型：
    struct timeval {
         time_t      tv_sec;  /* seconds */ 秒
         suseconds_t tv_usec; /* microseconds */ 微秒
    };

pthread_cond_signal函数

唤醒至少一个阻塞在条件变量上的线程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
也就是一个线程调用了pthread_cond_wait后，锁释放，阻塞等待，需要使用pthread_cond_signal或者pthread_cond_broadcast将其阻塞等待的线程唤醒，解除阻塞的同时会申请获取锁（上锁）

pthread_cond_broadcast函数

唤醒全部阻塞在条件变量上的线程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

生产者消费者条件变量模型

线程同步典型的案例即为生产者消费者模型，而借助条件变量来实现这一模型，是比较常见的一种方法。假定有两个线程，一个模拟生产者行为，一个模拟消费者行为。两个线程同时操作一个共享资源（一般称之为汇聚），生产向其中添加产品，消费者从中消费掉产品。

看如下示例，使用条件变量模拟生产者、消费者问题：
//要注意的是，针对的是共享数据区，锁只有一把！！！！！！！
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

/*链表作为共享数据，需要被互斥量保护*/
struct msg {
    struct msg *next;
    int num;
};
struct msg *head;

//静态初始化 一个条件变量 和 一个互斥量
pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *consumer(void *p)
{
    struct msg *mp;
    for (;;) { //for循环模拟的是消费者想买多个东西
        pthread_mutex_lock(&lock); //先上锁后条件变量判断
        while (head == NULL) {           //头指针为空,说明没有节点   
        // 可以为if吗，不行
        //当多个线程消费者等待，此时生产者放入了一个数据唤醒了全部的消费者，其中一个消费者A抢到了释放锁获取了唯一一个数据
        //退出while循环，因为生产者放入东西了，全局变量数据区head不为空了
        //然后又上锁(wait函数被唤醒会自动上锁)，并且A的线程执行完会将head置为NULL，也就是上一个结点，消费者A执行完释放锁(34行)
        //数据区变为空，若其它阻塞的其中一个消费者B抢到了上锁的机会而不是生产者抢到去进行生产了，如果为if就没法再循环一次检查数据区是否为空
        //消费者B没法阻塞等待，直接进去买东西，会导致B没法买到东西；若为while就是再循环一次判断重新调用wait函数阻塞等待，将抢到的锁释放回去给生产者拿
        //也就是while循环就是为了当有多个消费者的时候，若数据区被一个消费者读完了，有其它正在等待的消费者抢到了上锁机会需要再循环一次判断下head是否为空，防止跑空进入了数据区

            pthread_cond_wait(&has_product, &lock);
            //会阻塞等待的同时释放该线程拿到的锁，直到被唤醒，视图重新拿回该线程的锁
        }
        mp = head;      
        head = mp->next;  //模拟消费掉一个产品，同时置空，与上面的while循环对应

        pthread_mutex_unlock(&lock);

        printf("-Consume ---%d\n", mp->num);
        free(mp);
        sleep(rand() % 5);
    }
}
void *producer(void *p)
{
    struct msg *mp;
    while (1) {
        mp = malloc(sizeof(struct msg));
        mp->num = rand() % 1000 + 1;        //模拟生产一个产品
        printf("-Produce ---%d\n", mp->num);

        pthread_mutex_lock(&lock);  //如果消费者调用了pthread_cond_wait阻塞等待，锁会释放，这里就能上锁成功
        mp->next = head;
        head = mp;
        pthread_mutex_unlock(&lock);  //记得释放锁，让解除阻塞的消费者被唤醒的同时能申请上锁

        pthread_cond_signal(&has_product);  //将等待在该条件变量上的一个线程唤醒
        //如果是多个消费者，可以用broadcast全部唤醒，谁先上锁就谁先抢到东西
        sleep(rand() % 5);
    }
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t pid, cid;
    srand(time(NULL));

    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);  //设置生产者线程
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);  //设置消费者线程

    pthread_join(pid, NULL);
    pthread_join(cid, NULL);
    return 0;
}

条件变量的优点

相较于mutex而言，条件变量可以减少竞争。

如直接使用mutex，除了生产者、消费者之间要竞争互斥量以外，消费者之间也需要竞争互斥量，但如果汇聚（链表）中没有数据，消费者之间竞争互斥锁是无意义的。有了条件变量机制以后，只有生产者完成生产，才会引起消费者之间的竞争。提高了程序效率。

8.信号量

相当于初始化值为N的互斥量(互斥量初始化值为1)，N值表示可以同时访问共享数据区的线程数。线程和进程间都可用

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。(注意，它们没有pthread前缀)
sem_t类型，本质仍是结构体。但应用期间可简单看作为整数，忽略实现细节（类似于使用文件描述符）。 
sem_t sem; 规定信号量sem不能 < 0。头文件<semaphore.h>

信号量基本操作

sem_wait:   1. 信号量大于0，则信号量--,（类比pthread_mutex_lock）
  |			2. 信号量等于0，造成线程阻塞
对应
  |
sem_post：      将信号量++，同时唤醒阻塞在信号量上的线程（类比pthread_mutex_unlock）

但，由于sem_t的实现对用户隐藏，所以所谓的++、--操作只能通过函数来实现，而不能直接++、--符号。

信号量的初值，决定了占用信号量的线程的个数。

sem_init函数

初始化一个信号量
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
参1：sem信号量
参2：pshared取0用于线程间同步；取非0（一般为1）用于进程间同步
参3：value指定信号量初值(N值)

sem_destroy函数

销毁一个信号量
int sem_destroy(sem_t *sem);

sem_wait函数

给信号量加锁 -- 
int sem_wait(sem_t *sem);

sem_post函数

给信号量解锁 ++
int sem_post(sem_t *sem);

sem_trywait函数

尝试对信号量加锁 --(与sem_wait的区别类比lock和trylock)
int sem_trywait(sem_t *sem);

sem_timedwait函数

限时尝试对信号量加锁 --
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
参2：abs_timeout采用的是绝对时间。
定时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

【练习】：使用信号量完成线程间同步，模拟生产者，消费者问题。

分析：

规定：如果□中有数据，生产者不能生产，只能阻塞。

如果□中没有数据，消费者不能消费，只能等待数据。

定义两个信号量：S满 = 0， S空 = 1 （S满代表满格的信号量，S空表示空格的信号量，程序起始，格子一定为空）

所以有：
T生产者主函数 {
    T消费者主函数 {
        sem_wait(S空);
        sem_wait(S满);

        生产....     
        消费....

        sem_post(S满);     
        sem_post(S空);
    }
  }

假设：线程到达的顺序是:T生、T生、T消。

那么：T生1 到达，将S空-1，生产，将S满+1

T生2 到达，S空已经为0， 阻塞

T消 到达，将S满-1，消费，将S空+1

三个线程到达的顺序是：T生1、T生2、T消。而执行的顺序是T生1、T消、T生2

这里，S空 表示空格子的总数，代表可占用信号量的线程总数-->1。其实这样的话，信号量就等同于互斥锁。

但，如果S空=2、3、4……就不一样了，该信号量同时可以由多个线程占用，不再是互斥的形式。因此我们说信号量是互斥锁的加强版。

【推演练习】：理解上述模型，推演，如果是两个消费者，一个生产者，是怎么样的情况。

【作业】：结合生产者消费者信号量模型，揣摩sem_timedwait函数作用。编程实现，一个线程读用户输入， 另一个线程打印“hello world”。如果用户无输入，则每隔5秒向屏幕打印一个“hello world”；如果用户有输入，立刻打印“hello world”到屏幕。

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