iOS 信号量

Posted 2020-10-07 6度XZ

 

信号量就是一个资源计数器，对信号量有两个操作来达到互斥，分别是P和V操作。 一般情况是这样进行临界访问或互斥访问的： 设信号量值为1， 当一个进程1运行是，使用资源，进行P操作，即对信号量值减1，也就是资源数少了1个。这是信号量值为0。系统中规定当信号量值为0是，必须等待，知道信号量值不为零才能继续操作。 这时如果进程2想要运行，那么也必须进行P操作，但是此时信号量为0，所以无法减1，即不能P操作，也就阻塞。这样就到到了进程1排他访问。 当进程1运行结束后，释放资源，进行V操作。资源数重新加1，这是信号量的值变为1. 这时进程2发现资源数不为0，信号量能进行P操作了，立即执行P操作。信号量值又变为0.次数进程2咱有资源，排他访问资源。 这就是信号量来控制互斥的原理

定义： 

1、信号量：就是一种可用来控制访问资源的数量的标识，设定了一个信号量，在线程访问之前，加上信号量的处理，则可告知系统按照我们指定的信号量数量来执行多个线程。

其实，这有点类似锁机制了，只不过信号量都是系统帮助我们处理了，我们只需要在执行线程之前，设定一个信号量值，并且在使用时，加上信号量处理方法就行了。

2、信号量主要有3个函数，分别是：

//创建信号量，参数：信号量的初值，如果小于0则会返回NULL
dispatch_semaphore_create（信号量值）
 
//等待降低信号量
dispatch_semaphore_wait（信号量，等待时间）
 
//提高信号量
dispatch_semaphore_signal(信号量)

 

简单的介绍一下这三个函数，第一个函数有一个整形的参数，我们可以理解为信号的总量，dispatch_semaphore_signal是发送一个信号，自然会让信号总量加1，dispatch_semaphore_wait等待信号，当信号总量少于0的时候就会一直等待，否则就可以正常的执行，并让信号总量-1，根据这样的原理，我们便可以快速的创建一个并发控制来同步任务和有限资源访问控制。

 

3、先来一个简单的例子

 // 创建信号量，并且设置值为10
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(10);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {   // 由于是异步执行的，所以每次循环Block里面的dispatch_semaphore_signal根本还没有执行就会执行dispatch_semaphore_wait，从而semaphore-1.当循环10此后，semaphore等于0，则会阻塞线程，直到执行了Block的dispatch_semaphore_signal 才会继续执行
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"信号量-index=%i",i);
            sleep(2);
            // 每次发送信号则semaphore会+1，
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        });
    }

发现，任务是10个一组，隔2秒执行一组。可以理解为最大并发数为10。

3、是不是有点感觉了，那再来一个例子，就更清楚了

-(void)dispatchSignal{
    //crate的value表示，最多几个资源可访问
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);    
    dispatch_queue_t quene = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
     
    //任务1
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 1");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 1");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });<br>
    //任务2
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 2");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 2");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });<br>
    //任务3
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 3");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 3");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });    
}

执行结果：

　　

总结：由于设定的信号值为2，先执行两个线程，等执行完一个，才会继续执行下一个，保证同一时间执行的线程数不超过2。

这里我们扩展一下，假设我们设定信号值=1

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

那么结果就是：

如果设定信号值=3

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);

那么结果就是： 

其实设定为3，就是不限制线程执行了，因为一共才只有3个线程。

参考资料：

浅谈GCD中的信号量

iOS GCD中级篇 - dispatch_semaphore（信号量）的理解及使用