信号量

信号量本质上是一个计数器，用来表示公共资源中资源的数量。只要拥有信号量，未来一定能够拥有临界资源的一部分使用权。故申请信号量的本质就是对临界资源中特定的小块资源的预订机制。故能通过访问信号量就能提前知道临界资源的使用情况。申请信号量成功，说明条件肯定满足，可以直接push/pop；申请信号量不成功，说明条件不满足<==>就不用再进行判断了

让所有线程在访问公共资源前，必须先申请sem信号量，只有成功了，才能进去–>前提是所有进程必须先看到同一个信号量–>信号量本身就是公共资源–>而信号量要保护其他资源，首先是保护自己，要保证自身操作的安全性–>信号量的++和–操作是原子的。

POSIX信号量和SystemV信号量作用相同，都是用于同步操作，达到无冲突的访问共享资源目的，但POSIX可以用于线程间同步。

PV原语

P操作 sem--;预定资源 passeren
V操作 sem++;释放资源 vrijgeven

函数

sem_init

#include <semaphore.h>
功能：初始化信号量
原型：
	int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
参数：
	pshared: 0表示线程间共享，非零表示进程间共享。一般为0
	value: 信号量初始值

sem_destroy

int sem_destroy(sem_t *sem);

sem_wait

功能：等待信号量，会将信号量的值减1
int sem_wait(sem_t *sem); //P()

sem_post

功能：发布信号量，表示资源使用完毕，可以归还资源了。将信号量值加1。
int sem_post(sem_t *sem);//V()

上一节生产者-消费者的例子是基于queue的，其空间可以动态分配，现在基于固定大小的环形队列重写这个程序（POSIX信号量）。

基于环形队列的单生产单消费模式代码实现

在数据结构阶段，了解过环形队列的判空和判满的方法（计数器或者空一个位置）。可以参考循环队列的解题思路

现在我们要用多线程来实现基于环形队列的单生产单消费。由于一开始没有数据，生产线程和消费线程一开始肯定是指向同一个位置的；当队列满了的时候，也会访问同一个位置；其余情况下两者不可能访问同一个位置。

在这里插入图片描述

在环形队列中，大部分情况下，单生产单消费可以并发执行，满/空的时候才有互斥与同步问题！

规则：1、当队列为空时，生产线程先跑；2、当队列为满时，消费线程先跑；3、消费线程不能无效访问；4、生产线程<消费线程+队列大小。

信号量是用来衡量临界资源的数量。对于生产者producer而言，是环形队列中剩余的空位置–可以定义一个信号量producer_sem = 1；，要先申请信号量P(producer_sem);，申请成功就往队列里放入数据，接着V(consumer_sem);相当于让消费者知道自己所看重的资源数量增加，申请失败执行流阻塞；对消费者consumer而言，是环形队列中的已有数据个数–可以再定义一个信号量consumer_sem = 0;，先申请信号量资源P(consumer_sem);，申请成功取出数据后执行V(producer_sem);，申请失败则阻塞等待。

生产者和消费者的位置其实就是队列中的下标，两者分别有一个下标，仅队列为空或者满的时候下标相同，要注意下标是否越界。

现象描述：当生产者比较慢，消费者比较快时，稳定时，生产一个新数据，消费一个新数据，队列一直为空或有1个数据；当生产者比较快，消费者比较慢时，稳定时，生产一个新数据，消费一个旧数据，队列一直为满或空1个位置。