iOS 信号量机制

信号量机制

在 iOS 系统及大部分现代操作系统中,多个线程可以并发执行,CPU在线程之间来回切换,共享某些资源,提高了资源的利用率。但是我们该如何处理各个线程之间的相互制约关系?比如只有一台打印机,两个线程都需要打印文件,如果直接让他们简单的并发访问打印机,那么很可能什么都打印不出来或者打印的文件是混乱的。显然,我们需要增加一种机制来控制线程间的相互制约关系。

打印机乱码(图片来源于网络)

简单来说就是我们需要一种机制来控制线程执行的先后顺序。

而信号量就可以提供这样的一种机制,让一个临界区(临界区指的是线程中访问共用资源的程序片段)同一时间只有一个线程在访问它,也就是说信号量是用来协调线程对共享资源的访问的。

信号量可以理解为是一个资源计数器,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, 当一个线程A运行时,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。这时信号量值为0。系统中规定当信号量值为0是,必须等待,直到信号量值不为零才能继续操作。 这时如果线程B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。这样就达到了线程A的排他访问。 当线程A运行结束后,释放资源,进行V操作。资源数重新加1,这时信号量的值变为1,这时线程B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,线程B有资源,其余线程必须等到,达到线程B的排他访问。 这就是信号量来控制线程互斥的原理。

GCD如何使用信号量

在GCD中有三个函数是semaphore的操作,分别是:

dispatch_semaphore_create(long value); // 创建一个semaphore 
dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema); // 发送一个信号
dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout); // 等到信号

第一个函数有一个长整形的参数,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。

// 创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();   
// 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_group_async(group, queue, ^{   
            NSLog(@"%i",i);   
            sleep(2);   
// 每次发送信号则semaphore会+1,
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);   
        });   
    }

总结

信号量是用在多线程并发的,一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程,别的线程再进行某些动作。

参考链接

1.信号量与锁的差别
2.浅谈GCD中的信号量
3.用信号量解决进程的同步与互斥探讨


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