C5-信号量与PV操作(iOS篇-细说信号量)

一.概述

• 信号量这种同步机制的概念.

• P, V操作(Dijkstra提出)的定义

• github地址(iOS中的信号量是以1开始定义): https://github.com/sixleaves/semaphoreDemo-iOS

二.核心

2.1 同步机制的概念.为什么叫同步(掌握)?

信号量是一种同步机制, 之所以叫做同步机制, 是因为把进程互斥看成一种特殊的同步.它即解决同步问题, 又解决互斥问题

2.2 信号量和P, V操作

信号量定义: 由一个值和一个对列组成.

strut semaphore {

int count; // 信号量的值

queueType queue; // 挂载在这个信号量上的进程, 用对列保存这些进程

}

解说(掌握):

所谓的信号量就是一个特殊的变量, 用于进程间传递信息的一个整数值.上面的定义并没错, 因为其也包好了信号量是个整数值这层定义.

对信号量可以实行的操作: 初始化, P(test, 测试操作), V(increment, 增加操作).在实际编程中, P又称为down, semWait. V又称为up, semSignal.

P的定义如下, s代表信号量变量, 为了方便iOS中的学习, P统一换成semWait. V换成semSignal.

P(s) {

s.count = s.count - 1;

if (s.count < 0) {

  该进程状态置为阻塞态.

  将该进程插入相应的等待对列s.queue末尾.

  CPU重新调度;

​ }

}

P操作主要做两件事(掌握):

1. 将信号量的值减1.
2. 判断信号量的值是否小于0, 是则阻塞当前进程, 否则当前进程扔可继续运行.(具体的阻塞细节: 2.1 该进程状态设置为阻塞态. 2.2 将该进程插入相应的等待对列s.queue末尾. 2.3CPU重新调度)

P的总结(掌握):

所以P操作, 即semWait具有阻塞进程的能力.P操作之后的代码"具备"阻塞能力.

V(s) {

s.count ++;

if (s.count < = 0)

{

  唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程;

   改变其状态为就绪态,并将其插入就绪队列;

}

}

V(掌握):

主要做的也是两件事件: 1.将信号量加1. 2.判断信号量的值是否是<= 0, 是的话则表示当前进程已经出了临界区.唤醒等待对列s.queue中的等待的一个进程, 改变其状态为就绪态,并将其添加到就绪对列, 等待CPU调度.

V的总结(掌握):

V操作也只有在出临界区后才调用. 所以V操作之后, 其之前的代码对于该进程就不具备阻塞能力.让当前进程不会再独占临界区.

一些概念(掌握)

critical resource(临界资源): 系统中的某些资源只允许一个进程使用, 这样的资源称为临界资源.或互斥资源, 或共享变量.

critical section/region(临界区): 各个进程中对某个临界资源(共享变量)实施操作的代码段.

2.3 iOS中的买卖票例子(掌握)

//
//  ViewController.m
//  02-线程安全01-购票例子
//
//  Created by sixleaves on 15/10/18.
//  Copyright © 2015年 sixleaves. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) NSThread * thread01;
@property (nonatomic, strong) NSThread * thread02;
@property (nonatomic, strong) NSThread * thread03;

@property (nonatomic, assign) NSInteger ticketCount;


@property (nonatomic, strong) dispatch_semaphore_t sema;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.thread01 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(buy:) object:nil];
    self.thread02 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(buy:) object:nil];
    self.thread03 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(buy:) object:nil];
    
    self.ticketCount = 1000;
    
    // 初始化
    self.sema = dispatch_semaphore_create(1);
    
}


- (void)buy:(NSInteger)number {
    
    // 多线程同时操作票数, 造成的数据错乱问题.
    // 解决方式: 1.加锁 2.用信号量
    while (1) {
        
        // P操作
        dispatch_semaphore_wait(self.sema, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        
        // 1.拿到票数
        NSUInteger resetTicket = self.ticketCount;
        
        // 2.判断票是否买完
        if (resetTicket > 0) { // 没卖完, 则继续卖.
            
            // 逗号表达式, 从左向右算, 取最后一个的值为表达式值
            NSLog(@"还剩下%ld张 ,买出一张票, 还剩下%ld张.", resetTicket--, resetTicket);
            self.ticketCount = resetTicket;
            
        } else {
            
            NSLog(@"票买完了");
            break;
        }
        
        // V操作
        dispatch_semaphore_signal(self.sema);
    
    }
}


- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    if (!([self.thread01 isExecuting] || [self.thread02 isExecuting] || [self.thread03 isExecuting])) {
        
        [self.thread01 start];
        [self.thread02 start];
        [self.thread03 start];
    }
}


@end