信号量中的原子指令

Posted 2023-02-16

【中文标题】信号量中的原子指令

【英文标题】：Atomic instructions in semaphores

【发布时间】：2021-12-16 09:39:55

【问题描述】：

我很困惑信号量是原子的意味着什么。等待和信号的定义如下。

wait(S)
    while ( S<= 0)
        ; // Busy wait
        S--;



signal(S) 
    S++;

书上说

wait()中对大二整数值的所有修改 和 signal() 操作必须以原子方式执行。也就是说，当一个 进程修改信号量值，其他进程不能 同时修改相同的信号量值

这是否意味着在while(S<=0) 和S-- 之间不能执行其他指令？以及在什么时候完成修改信号量值的过程？这是它最终递减S--的时候吗？

【问题讨论】：

'等待和信号的定义如下' - 请注意，虽然它可能是某些网站上的一些定义，但它并不通用。内核同步对象，如信号量，并不总是忙等待。

【参考方案1】：

这是否意味着在 while(S

没有。这意味着所有修改（例如S--）必须以原子方式完成，即没有其他进程可以同时尝试修改S，例如通过执行signal中的S++。

修改信号量值的过程在什么时候完成？这是它最终递减S--的时候吗？

正如解释所说，每个修改都必须是原子的。所以它在每次修改结束时修改了值。它可能会再次修改它，但这将是一个独特的修改，也必须是原子的。

您可以将“原子修改”视为不与任何其他原子访问或修改重叠的修改。如果S++ 和S-- 不是原子的，则操作可能会丢失，例如，如果两个进程执行S++ 并且它们的操作重叠。它们都可以读取S，都增加S，然后都写入S，导致S 只增加一次。

【参考方案2】：

任何操作 是原子的意味着：要么发生，要么不发生。如果某个线程 A 对某个数据集合或某个对象执行原子操作，并且线程 B 检查对象/数据，那么线程 B 必须看到对象/数据在操作开始之前或之后手术结束。 “原子”意味着线程 B 不可能看到处于中途完成状态的对象/数据。

我们可以通过在访问数据时使用synchronized 块或ReentrantLock 对象来提供原子性，但是如果有人告诉您某些对象 是原子的，那么他们所说的是，所有的您可以对其执行的操作*自动保证是原子的，无需您显式锁定任何内容。

---

* 特殊情况除外，在对象的文档中注明。