并发编程 信号量 semaphore

进程的阻塞和唤醒是是在不同的进程中执行的，比如说进程 A 调用了 sleep() 会进入阻塞，而进程 B 调用 wakeup（A）会把进程 A 唤醒。因为是在不同的进程中进行的，所以也存在着被中断的问题。

假如进程 A 需要调用 sleep() 进入阻塞状态，然而，就在它调用 sleep 方法之前，由于时钟中断，进程 B 开始运行了，根据逻辑，它调用了 wakeup() 方法唤醒进程 A，可是由于进程 A 还未进入阻塞状态，因此这个 wakeup 信号就丢失了，等待进程 A 从之前中断的位置开始继续运行时并进入阻塞后，可能再也没有进程去唤醒它了。

因此，进程的阻塞和唤醒，应该需要额外引进一个变量来记录，这个变量记录了唤醒的次数，每次被唤醒，变量的值加1。有了这个变量，即使 wakeup 操作先于 sleep 操作，但 wakeup 操作会被记录到变量中，当进程进行 sleep 时，因为已经有其它进程唤醒过了，此时认为这个进程不需要进入阻塞状态。

这个变量，在操作系统概念中，则被称为信号量（semaphore），由 Dijkstra 在 1965 年提出的一种方法。

对信号量有两种操作， down 和 up。

down 操作实际上对应着 sleep，它会先检测信号量的值是否大于0，若大于0，则减1，进程此时无须阻塞，相当于消耗掉了一次 wakeup；若信号量为0，进程则会进入阻塞状态。

而 up 操作对应着 wakeup，进行 up 操作后，如果发现有进程阻塞在这个信号量上，那么系统会选择其中一个进程将其唤醒，此时信号量的值不需要变化，但被阻塞的进程已经少了一个；如果 up 操作时没有进程阻塞在信号量上，那么它会将信号量的值加1。

有些地方会把 down 和 up 操作称之为 PV 操作，这是因为在 Dijkstra 的论文中，使用的是 P 和 V 分别来代表 down 和 up。

信号量的 down 和 up 操作，是操作系统支持的原语，它们是具有原子性的操作，不会出现被中断的情况。