PV操作

PV操作

进程通常分为就绪、运行和阻塞三个工作状态。三种状态在某些条件下可以转换，三者之间的转换关系如下：

进程三个状态之间的转换就是靠PV操作来控制的。PV操作主要就是P操作、V操作和信号量。其中信号量起到了至关重要的作用。

信号量：
信号量机制：
1965年，荷兰学者DIJKSTRA提出的信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具。在长期且广泛的应用中，信号量机制又得到了很大的发展。

信号量的作用：
控制共享资源的使用权（满足互斥条件）
标志某事件的发生
使两个或两个以上的进程的行为同步
信号量的实质：
像是一把钥匙，进程要运行下去，需要先拿到这把钥匙，通俗点来讲就是在允许的信号量下，进程才能够执行。

接下来，我们就来看看如何通过操作信号量，来实现控制进程的执行。

PV的操作：
pv操作：就是来解决互斥与同步的问题的。PV操作是分开来看的。
首先来看P操作（等待信号量）：

信号量有效（值>0）
信号量值减1
任务继续运行
信号量值=0
等待信号量的进程被列入等待信号量进程列表。
可以理解为：
if ( (s = s - 1) >= 0 )
继续执行本进程;
else
挂起本进程/本进程等待;

然后再来看V操作：

没有进程等待信号量
信号量的值加1
有进程等待信号量
信号量的值加1
等待的其中一个进程进入就绪状态
可以理解为：
if ( (s = s + 1) >0 )
不唤醒s的队列中的等待进程;
else // (s = s + 1) <= 0
唤醒s的队列中的等待进程;
继续执行本进程;

我们简单的记住这个原理，然后我们通过一个例子来解释，什么是PV操作。
公交车司机与售票员的问题：

我在图上画了步骤，接下来我们严格按照步骤来一步一步走。

首先，我们在司机进程使用P操作（S1=S1-1=-1），现在是S1的值为-1，我们来查看P操作发现应该 挂起本进程，也就是说司机进程暂时挂起，我们进入到售票员进程。
进入售票员进程后，我们先 关车门，然后我们进行V操作（S1=S1+1=0），发现满足V操作的else，我们首先唤醒司机进程，然后我们继续执行售票员进程。
接着售票，售票后我们执行P操作（S2=S2-1=-1），发现满足P操作的else，我们暂时将售票员进程挂起。
进入到司机进程。
启动车辆，正常行驶，到站停车，执行V操作（S2=S2+1=0），发现S2满足V操作的else，唤醒售票员进程，同时继续执行本进程。
但是，我们可以发现司机进程已经执行完了，但是等待队列中还有售票员进程，我们就进入到售票员进程
在售票员进程中，开车门，上下客。整个司机与售票员问题结束。
关于PV操作容易产生的一些疑问：

1，S大于0那就表示有临界资源可供使用，为什么不唤醒进程？

S大于0的确表示有临界资源可供使用，也就是说这个时候没有进程被阻塞在这个资源上，所以不需要唤醒。

2，S小于0应该是说没有临界资源可供使用，为什么还要唤醒进程？

V原语操作的本质在于：一个进程使用完临界资源后，释放临界资源，使S加1，以通知其它的进程，这个时候如果S<0，表明有进程阻塞在该类资源上，因此要从阻塞队列里唤醒一个进程来“转手”该类资源。比如，有两个某类资源，四个进程A、B、C、D要用该类资源，最开始S=2，当A进入，S=1，当B进入S=0，表明该类资源刚好用完， 当C进入时S=-1，表明有一个进程被阻塞了，D进入，S=-2。当A用完该类资源时，进行V操作，S=-1，释放该类资源，因为S<0，表明有进程阻塞在该类资源上，于是唤醒一个。

3，如果是互斥信号量的话，应该设置信号量S=1，但是当有5个进程都访问的话，最后在该信号量的链表里会有4个在等待，也是说S=-4，那么第一个进程执行了V操作使S加1，释放了资源，下一个应该能够执行，但唤醒的这个进程在执行P操作时因S<0，也还是执行不了，这是怎么回事呢？

当一个进程阻塞了的时候，它已经执行过了P操作，并卡在临界区那个地方。当唤醒它时就立即进入它自己的临界区，并不需要执行P操作了，当执行完了临界区的程序后，就执行V操作。

4，S的绝对值表示等待的进程数，同时又表示临界资源，这到底是怎么回事？

当信号量S小于0时，其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数目.S大于0时表示可用的临界资源数。注意在不同情况下所表达的含义不一样。当等于0时，表示刚好用完。