二值信号量和互斥锁到底有什么区别？

Posted 2020-11-01 代码螺丝钉

在说明之前我先抛出结论：互斥锁和二值信号量在使用上非常相似，但是互斥锁解决了优先级翻转的问题

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假定我们现在有三个任务，task1，task2，task3，任务优先级task1最高，然后依次降低。我们知道在系统调度的时候当两个任务同时处于就绪态的时候，系统会优先执行优先级高的任务

好了，让我们来看两个案例

优先级翻转分析(使用信号量)

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 在例子中，我们使用pend()函数来表示获取信号量，用post()函数来表示释放信号量

如上图所示，过程分下面几步

1.一开始task3开始运行，先获取到信号量

2.task1开始运行尝试去获取信号量失败被阻塞等待task3执行完

3.task3运行过程中，task2被触发，由于其优先级高于task3，task2被运行，浪费了大量时间

4.继续运行task3，运行完后释放信号量

5.task1继续运行

看到这里我们可以得知，本应该优先级最高的task1结果居然是最后开始运行的，这就是优先级反转现象。这明显是不利的。比如如果有安装看门狗，task1在长时间没有得到执行，就会触发看门狗，导致系统的重启。

 

改进分析(使用互斥锁)

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  在例子中，我们使用lock()函数来表示获取互斥锁，用unlock()函数来表示释放互斥锁

如上图所示，过程分下面几步

1.一开始task3开始运行，先获取到互斥锁

2.task1开始运行尝试去获取互斥锁失败被阻塞等待task3执行完，但是此时提升task3的优先级，让其优先级跟自己一样

3.task3运行过程中，task2被触发，由于其优先级低于task3(第2步被提升过)，task2等待运行

4.继续运行task3，运行完后释放互斥锁

5.task1继续运行

6.task1执行完，执行task2

所以过程跟前面的虽然一样，但是互斥锁多做了一个步骤就是将task3的优先级提升到task1的级别，防止task2中途出来搅局浪费大量时间。

 

生活中的实例类比

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使用信号量的情况：

领导在台上讲话。场内三个角色，领导，组长，小兵。

小兵先拿起话筒说话，领导要讲话发现没有话筒，就等待小兵讲完。

组长要讲话，由于他比较野蛮，不需要话筒，并制止了小兵说话，自己开始说。

组长讲完，小兵接着讲

小兵讲完，把话筒给领导，领导讲完

 

使用互斥锁的情况：

领导在台上讲话。场内三个角色，领导，组长，小兵。

小兵先拿起话筒说话，领导要讲话发现没有话筒，就等待小兵讲完，并且跟小兵说，现在你就是领导的身份

组长要讲话，但是他发现领导已经赋予了小兵比自己更高的权限，自己没有权力打断，只好作罢

小兵讲完，把话筒给领导，领导讲完

这时候组长才开始讲话

 

以上是个人对二值信号量和互斥锁区别的理解，初入职场。对于知识的把握难免会有所不足，欢迎各位大佬批评指正