操作系统 信号量 vs 互斥锁

1、用途解释：
    信号量：用在多线程多任务同步的，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（大家都在semtake的时候，就阻塞在 哪里）。
    互斥锁：是用在多线程多任务互斥的，一个线程占用了某一个资源，那么别的线程就无法访问，直到这个线程unlock，其他的线程才开始可以利用这 个资源。比如对全局变量的访问，有时要加锁，操作完了，在解锁。


2、区别：
    2.1、互斥量用于线程的互斥，信号线用于线程的同步。这是互斥量和信号量的根本区别，也就是互斥和同步之间的区别。  
        互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。  
        同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源  
    2.2、互斥量值只能为0/1，信号量值可以为非负整数。  
        也就是说，一个互斥量只能用于一个资源的互斥访问，它不能实现多个资源的多线程互斥问题。信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。当信号量为单值信号量是，也可以完成一个资源的互斥访问。  
    2.3、作用域不同
        信号量: 进程间或线程间(linux仅线程间)
        互斥锁: 线程间
    2.4、上锁情况不同
        信号量: 只要信号量的value大于0，其他线程就可以sem_wait成功，成功后信号量的value减一。若value值不大于0，则sem_wait阻塞，直到sem_post释放后value值加一
        互斥锁: 只要被锁住，其他任何线程都不可以访问被保护的资源


3、信号量的详细解释
    信号量，是可以用来保护两个或多个关键代码段，这些关键代码段不能并发调用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量。如果关键代码段中没有任何线程，那么线程会立即进入该框图中的那个部分。一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。
    3.1、信号量分类
        （1）二进制信号量（binary semaphore）：只允许信号量取0或1值，其同时只能被一个线程获取。
        （2）整型信号量（integer semaphore）：信号量取值是整数，它可以被多个线程同时获得，直到信号量的值变为0。
        （3）记录型信号量（record semaphore)：每个信号量s除一个整数值value（计数）外，还有一个等待队列List，其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。当信号量被释放一个，值被加一后，系统自动从等待队列中唤醒一个等待中的线程，让其获得信号量，同时信号量再减一。 
        
        信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问，信号量的值是一个非负整数，所有通过它的线程都会将该整数减一。如果计数器大于0，则访问被允许，计数器减1；如果为0，则访问被禁止，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。  
        计数器计算的结果是允许访问共享资源的通行证。因此，为了访问共享资源，线程必须从信号量得到通行证， 如果该信号量的计数大于0，则此线程获得一个通行证，这将导致信号量的计数递减，否则，此线程将阻塞直到获得一个通行证为止。当此线程不再需要访问共享资源时，它释放该通行证，这导致信号量的计数递增，如果另一个线程等待通行证，则那个线程将在那时获得通行证。
    3.2、信号量的关键操作
        操作代码分别为Win32以及POSIX
        （1）创建
            CreateSemaphore、sem_init
            创建信号灯，可以将信号量中的值初始化为某个需要的非负整数。
        （2）等待（也即PV中的P）
            WaitForSingleObject、sem _wait
            线程等待信号量，如果值大于0，则获得，值减1；如果值等于0，则直线程进入等待状态，直到信号量值大于0或者超时。
        （3）释放（也即PV中的V）
            ReleaseMutex、sem _post
            执行释放信号量，则值加一；如果此时有正在等待的线程，则唤醒该线程。
        （4）销毁    
            CloseHandle、sem_destroy
            被注销的信号灯sem要求已没有线程在等待该信号灯，否则返回-1


4、互斥锁的详细解释
    互斥量表现互斥现象的数据结构，也被当作二元信号灯。一个互斥基本上是一个多任务敏感的二元信号，它能用作同步多任务的行为，它常用作保护从中断来的临界段代码并且在共享同步使用的资源。
    在Java中，需要进行互斥的代码块使用 synchronized 关键字进行包裹，该关键字会关联某个对象作为“锁”，某个线程运行至改代码段时会检查这个“锁”是否被占用，若是则被阻塞无法运行。进入执行后，退出代码段时，该锁被释放，其他被阻塞的线程得以争夺锁的控制权。