信號(hào)量

1.信號(hào)量使用的情況

信號(hào)量一般用來(lái)進(jìn)行臨界訪(fǎng)問(wèn)或者互斥訪(fǎng)問(wèn)的。臨界資源可以理解為共享資源，這個(gè)共享資源每次每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程進(jìn)入后，其他線(xiàn)程是不允許訪(fǎng)問(wèn)這一塊資源的，只能等這一線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)完后才能進(jìn)入訪(fǎng)問(wèn)。

2.P V操作

P V操作主要是為了對(duì)信號(hào)量進(jìn)行申請(qǐng)或者釋放。P操作表示申請(qǐng)一個(gè)資源，V操作表示釋放一個(gè)資源。信號(hào)量由一個(gè)值和一個(gè)指針組成，指針指向等待該信號(hào)量的進(jìn)程。信號(hào)量的值表示相應(yīng)資源的使用情況。當(dāng)信號(hào)量S>=0時(shí)，S表示可用資源的數(shù)量。執(zhí)行P操作意味著請(qǐng)求資源，此時(shí)S減一，當(dāng)S<0時(shí)，表示沒(méi)有可用的資源，此時(shí)S的絕對(duì)值表示當(dāng)前等待該資源的進(jìn)程數(shù)。這些進(jìn)程必須等資源被釋放后才能繼續(xù)運(yùn)行。而執(zhí)行V操作意味著釋放一個(gè)資源，S加1。

3.GCD中的信號(hào)量

GCD中有三個(gè)函數(shù)是semaphore的操作：
Dispatch_semaphore_create //創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量
Dispatch_semaphore_signal //發(fā)送一個(gè)信號(hào)，讓信號(hào)量增加一
Dispatch_semaphore_wait //等待信號(hào)，如果信號(hào)總量大于0，則減掉一個(gè)信號(hào)量

4.GCD中信號(hào)量的使用

（1）首先看一段并發(fā)的代碼

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第一組現(xiàn)在是%d",i);
        }
    });

    NSLog(@"現(xiàn)在我執(zhí)行了");
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第二組現(xiàn)在是%d",i);
        }
    });

輸出結(jié)果：

2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是0
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:01:43.714 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:01:43.715 信號(hào)量[6437:260451] 第一組現(xiàn)在是9
2017-03-01 15:01:43.716 信號(hào)量[6437:260466] 第二組現(xiàn)在是9

從上面的輸出結(jié)果來(lái)看這一段代碼是并發(fā)執(zhí)行的，第一組和第二組交替執(zhí)行。
關(guān)于進(jìn)程、線(xiàn)程的概念以及多線(xiàn)程可以參考我另一篇文章
iOS多線(xiàn)程的簡(jiǎn)介及使用（http://www.itdecent.cn/p/59da6f924e95）

(2)那么現(xiàn)在我想上面的代碼第一組執(zhí)行完了再執(zhí)行第二段該怎么辦呢，下面我們加入信號(hào)量來(lái)試一下

    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(15.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第一組現(xiàn)在是%d",i);
        }
       dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, time);
    NSLog(@"現(xiàn)在我執(zhí)行了");
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第二組現(xiàn)在是%d",i);
        }
});

輸出結(jié)果：

2017-03-01 15:08:37.848 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是0
2017-03-01 15:08:37.848 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:08:37.848 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:08:37.848 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:08:37.849 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:08:37.849 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:08:37.849 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:08:37.849 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:08:37.849 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:08:37.850 信號(hào)量[6577:266811] 第一組現(xiàn)在是9
2017-03-01 15:08:37.850 信號(hào)量[6577:266778] 現(xiàn)在我執(zhí)行了
2017-03-01 15:08:37.850 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是0
2017-03-01 15:08:37.850 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:08:37.850 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:08:37.851 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:08:37.851 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:08:37.851 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:08:37.851 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:08:37.851 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:08:37.852 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:08:37.852 信號(hào)量[6577:266811] 第二組現(xiàn)在是9

從上面的結(jié)果來(lái)看我們的代碼達(dá)到了我們預(yù)期的效果，那么我們來(lái)分析一下上面的代碼我們到底做了什么事情：
首先我們創(chuàng)建了一個(gè)信號(hào)量，這個(gè)信號(hào)量的初始值為0
然后我們?cè)O(shè)置了一個(gè)超時(shí)時(shí)間，在第一組的循環(huán)結(jié)束時(shí)我們釋放了信號(hào)量，即進(jìn)行了V操作，然后在第二組循環(huán)代碼前面我們進(jìn)行了P操作，請(qǐng)求了信號(hào)量我們的代碼相比上面的不同點(diǎn)之處是多了這4句代碼

代碼的不同之處分析完了，那么我們?cè)賮?lái)分析一下為什么會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果：
信號(hào)量的初始值為0，然后我們?cè)谝粋€(gè)并行隊(duì)列里面異步執(zhí)行一個(gè)for 循環(huán)，因?yàn)槭钱惒?，所以我們可以直接往下面的代碼走，這是我們進(jìn)行了P操作，信號(hào)量要減一，因?yàn)樾盘?hào)量此時(shí)已經(jīng)為0，我們可以理解為沒(méi)有多余資源，此時(shí)要堵塞線(xiàn)程等待資源，然后等第一組的for循環(huán)執(zhí)行完畢之后，信號(hào)量被加1，此時(shí)有了資源，于是代碼繼續(xù)往下執(zhí)行，進(jìn)入第二組for循環(huán)。

(3)看到這里你是不是已經(jīng)認(rèn)為自己已經(jīng)掌握了信號(hào)量，覺(jué)得自己能獨(dú)步武林，笑傲江湖，年輕人 too young too simple我們?cè)賮?lái)看一段代碼:

    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(15.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第一組現(xiàn)在是%d",i);
             dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        }
    });
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, time);
    NSLog(@"現(xiàn)在我執(zhí)行了");
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第二組現(xiàn)在是%d",i);
        }
    });

輸出結(jié)果：

2017-03-01 15:34:02.068 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是0
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284816] 現(xiàn)在我執(zhí)行了
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是0
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是1
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是2
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:34:02.069 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是3
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是4
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是5
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是6
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284862] 第一組現(xiàn)在是9
2017-03-01 15:34:02.070 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是7
2017-03-01 15:34:02.071 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是8
2017-03-01 15:34:02.071 信號(hào)量[7015:284863] 第二組現(xiàn)在是9

看到這個(gè)輸出結(jié)果，有些人可能一臉懵逼，為什么，我覺(jué)得這代碼一樣啊，我們?cè)賮?lái)仔細(xì)看看這段代碼與上面的有什么不同，仔細(xì)看我們會(huì)發(fā)現(xiàn)唯一的不同點(diǎn)在于信號(hào)量的發(fā)送時(shí)間不同，即進(jìn)行V操作的時(shí)間不一樣，在上面的代碼里面我們是在for循環(huán)結(jié)束之后才進(jìn)行發(fā)送信號(hào)量的操作，但是在這里我們是每進(jìn)行一次for循環(huán)我們就發(fā)送一次信號(hào)量，這樣其實(shí)信號(hào)量一直在增加，于是第二個(gè)for 循環(huán)就不會(huì)被阻塞，就出現(xiàn)了我們看到的結(jié)果（其實(shí)這一塊第一組的0一定是先于現(xiàn)在我執(zhí)行了這句話(huà)執(zhí)行的，童鞋們可以多試一試看看是不是這種情況）

（4）我們?cè)賮?lái)看一種情況

    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(15.0 * NSEC_PER_SEC));
     dispatch_semaphore_wait(semaphore, time);
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第一組現(xiàn)在是%d",i);
        }
                  dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
   
    NSLog(@"現(xiàn)在我執(zhí)行了");
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i < 10; i ++) {
            NSLog(@"第二組現(xiàn)在是%d",i);
        }
    });

輸出結(jié)果：

2017-03-01 16:10:43.640 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是0
2017-03-01 16:10:43.640 信號(hào)量[7549:307270] 現(xiàn)在我執(zhí)行了
2017-03-01 16:10:43.640 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是1
2017-03-01 16:10:43.640 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是0
2017-03-01 16:10:43.640 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是2
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是1
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是3
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是2
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是4
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是3
2017-03-01 16:10:43.641 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是5
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是4
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是6
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是5
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是7
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是6
2017-03-01 16:10:43.642 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是8
2017-03-01 16:10:43.643 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是7
2017-03-01 16:10:43.643 信號(hào)量[7549:307322] 第一組現(xiàn)在是9
2017-03-01 16:10:43.643 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是8
2017-03-01 16:10:43.643 信號(hào)量[7549:307743] 第二組現(xiàn)在是9

從輸出結(jié)果上來(lái)看好像兩個(gè)for循環(huán)是并發(fā)執(zhí)行的，但是童鞋們可以跑一下這段代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行起來(lái)之后會(huì)等一段時(shí)間才會(huì)有輸出結(jié)果，這是為什么呢，因?yàn)閯傞_(kāi)始信號(hào)量是0，然后我們?cè)O(shè)置了一個(gè)超時(shí)時(shí)間，當(dāng)進(jìn)行P操作對(duì)信號(hào)量減一的時(shí)候會(huì)堵塞，因?yàn)闆](méi)有可用資源，等到超時(shí)時(shí)間過(guò)去程序才會(huì)繼續(xù)往下走。這就導(dǎo)致了我們前期有一段時(shí)間一直沒(méi)有輸出結(jié)果，其實(shí)是因?yàn)榫€(xiàn)程被堵塞了。

總結(jié)：對(duì)信號(hào)量進(jìn)行P V操作一定要考慮清楚應(yīng)該在什么時(shí)候進(jìn)行，不然可能會(huì)達(dá)不到我們預(yù)期的效果，同時(shí)當(dāng)信號(hào)量為0的時(shí)候代碼是可以繼續(xù)往下執(zhí)行的，只要你不進(jìn)行P操作（有些博客上說(shuō)當(dāng)信號(hào)量為0 的時(shí)候就阻塞了，但我測(cè)試為0的時(shí)候代碼是可以往下執(zhí)行的，不知道是不是我理解的有偏差），當(dāng)被阻塞的時(shí)候，過(guò)了超時(shí)時(shí)間代碼也可以繼續(xù)往下執(zhí)行。以上就是我對(duì)信號(hào)量的初步理解，有什么不對(duì)的還要大家多指教，如果有什么好的關(guān)于信號(hào)量的博客大家也可以推薦一下，共同研究。

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