信号量的起源和基本思路

1963 年前后，当时的数学家（其实是计算机科学家）Edsger Dijkstra 和他的团队在为 Electrologica X8 计算机开发一个操作系统（称为 THE multiprogramming system，THE 多道程序系统）的过程中，提出了信号量 （Semphore）是一种变量或抽象数据类型，用于控制多个线程对共同资源的访问。

信号量是对互斥锁的一种巧妙的扩展。上一节中的互斥锁的初始值一般设置为 1 的整型变量， 表示临界区还没有被某个线程占用。互斥锁用 0 表示临界区已经被占用了，用 1 表示临界区为空，再通过 lock/unlock 操作来协调多个线程轮流独占临界区执行。而信号量的初始值可设置为 N 的整数变量, 如果 N 大于 0， 表示最多可以有 N 个线程进入临界区执行，如果 N 小于等于 0 ，表示不能有线程进入临界区了， 必须在后续操作中让信号量的值加 1 ，才能唤醒某个等待的线程。

Dijkstra 对信号量设计了两种操作：P（Proberen（荷兰语），尝试）操作和 V（Verhogen（荷兰语），增加）操作。 P 操作是检查信号量的值是否大于 0，若该值大于 0，则将其值减 1 并继续（表示可以进入临界区了）；若该值为 0，则线程将睡眠。注意，此时 P 操作还未结束。而且由于信号量本身是一种临界资源（可回想一下上一节的锁， 其实也是一种临界资源），所以在 P 操作中，检查/修改信号量值以及可能发生的睡眠这一系列操作， 是一个不可分割的原子操作过程。通过原子操作才能保证，一旦 P 操作开始，则在该操作完成或阻塞睡眠之前， 其他线程均不允许访问该信号量。

V 操作会对信号量的值加 1 ，然后检查是否有一个或多个线程在该信号量上睡眠等待。如有， 则选择其中的一个线程唤醒并允许该线程继续完成它的 P 操作；如没有，则直接返回。注意，信号量的值加 1， 并可能唤醒一个线程的一系列操作同样也是不可分割的原子操作过程。不会有某个进程因执行 V 操作而阻塞。

如果信号量是一个任意的整数，通常被称为计数信号量（Counting Semaphore），或一般信号量（General Semaphore）；如果信号量只有0或1的取值，则称为二值信号量（Binary Semaphore）。可以看出， 互斥锁是信号量的一种特例 — 二值信号量，信号量很好地解决了最多允许 N 个线程访问临界资源的情况。

老师也说，信号量的S如果大于0,也就是S=N，说明可以有N个线程进入临界区，如果小与0,则S=-M说明有M个线程等待（去看ppt）