信号量机制与互斥的加锁实现的优缺点比较

互斥的加锁实现与信号量机制的优缺点对比

（一）互斥的加锁实现

当某个进程进入临界区之后，临界区将被上锁，直到它退出临界区为止。并发进程在申请进入临界区之前，首先测试该临界区是否是上锁的。如果是上锁的，则要等到开锁以后才有可能活的临界区。

设临界区类名为S，锁定位key【S】。

加锁后临界区程序描述如下：

Lock（key【S】）

<临界区>

Unlock（key【S】）

设key【S】=1时表示该临界区可用，key【S】=0时表示该临界区不可用。则unlock（key 【S】）只用一条语句即可实现。即：

Key【S】<—1

不过由于lock（key【S】）必须满足key【S】=0时，不允许任何进程进入临界区，而key 【S】=1时仅允许一个进程进入临界区的准则，因而实现起来较为困难。仍存在一些影响系统可靠性和执行效率的问题，例如循环测试定位将消耗较多的cpu计算时间等等。还会导致一些不公平现象。每个进程能否进入临界区是依靠自己的测试判断。这样，没有获得执行机会的进程当然没法判断，从而产生某进程处于永久饥饿状态。

（二）信号量机制

信号量sem是一整数。在sem大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但sem小于零时则表示正在等待实用临界区的进程数。显然，对于互斥的信号量sem初值应该大于零。

P，V原语操作能改变信号量的数值，信号量（sem）可代表管理相应临界区公共资源的实体。而一次P操作使得sem减1，一次V操作使得sem加1。

P，V操作中进程不需要象加锁时要不断的测试，而是在队列里等待其他进程执行V操作时，就可以进入临界区了。这样P，V操作比加锁更简单，且表达能力强，但P，V相对来说不安全，会出现死锁，遇到复杂的同步互斥问题时会更复杂。

若此时有a和b两个进程，加锁实现是：a先获得锁，然后b也要获得锁，而因为a已经占有锁了，所以b会进入休眠。当a释放锁后，会去唤醒在等待队列上的进程，按正常逻辑此时应该是b被唤醒而获得锁。但是现在却是，a在释放锁之后，又重新获得锁，a会在调度b之前先将计数值减1，然后才调度进程b，b会因为判断计数值不成功而重新进入休眠。而信号量却不是这样的，信号量是在a释放这个信号之后，唤醒等待队列上的进程，此时会马上调度b，使b获得信号量，若a又要重新获得信号量，会因为信号量的计数值小于等于0而进入休眠。