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进程同步机制-信号量机制-记录型信号量机制中的的wait和signal操作

article 2025/9/15 20:29:29

wait和signal是记录型信号量机制中用于实现进程同步与互斥的两个重要操作，

wait(semaphores *S) {S->value --;if (S->value<0) block(S->list)
}

请求资源：S->value --; 这一步表示进程请求一个单位的资源，将信号量 S 的 value 值减 1 。比如信号量原本表示有 3 个空闲资源（value 为 3 ），执行这一步后，就表示剩余 2 个空闲资源。
判断与阻塞：if (S->value<0) block(S->list) ，在资源数量减少后，判断 value 值是否小于 0 。如果 value 小于 0 ，说明当前没有足够的空闲资源供进程使用。此时，block(S->list) 操作会将该进程阻塞，并把进程放入信号量 S 的等待队列 list 中。例如，value 初始为 1 ，有两个进程先后执行 wait 操作，第一个进程执行后 value 变为 0 ，还能获取资源；第二个进程执行后 value 变为 -1 ，就会被阻塞放入等待队列。
block方法：作用是将调用它的进程挂起，使其从运行态进入阻塞态。在 wait 操作中，当信号量 S->value 小于 0 ，意味着没有足够资源，此时调用 block(S->list) ，把该进程添加到信号量 S 的等待队列 list 里，让其等待资源可用。比如餐厅没座位了，顾客就得在候座区排队等待。

signal(semaphores *S) {S->value++;if (S->value<=0) wakeup(S->list);
}

释放资源：S->value++; 表示进程释放一个单位的资源，将信号量 S 的 value 值加 1 。假设信号量 value 原本为 -2 （表示有 2 个进程在等待资源），执行这一步后，value 变为 -1 ，代表还有 1 个进程在等待，但资源数量增加了。
唤醒进程：if (S->value<=0) wakeup(S->list); ，在资源数量增加后，判断 value 值是否小于等于 0 。如果 value 小于等于 0 ，说明等待队列中还有进程在等待资源，wakeup(S->list) 操作会从等待队列 list 中唤醒一个进程，让其有机会重新获取资源并继续执行。比如 value 为 -1 时，执行此操作就会唤醒一个等待的进程。
wakeup方法：功能是唤醒处于阻塞态的进程。在 signal 操作里，当信号量 S->value 加 1 后小于等于 0 ，表明等待队列有进程在等资源，执行 wakeup(S->list) ，从等待队列中唤醒一个进程，让其从阻塞态变为就绪态，获得再次竞争 CPU 执行的机会。就像餐厅有座位空出来，服务员从候座区叫一位顾客去就餐。