自旋锁与信号量的区别

在本文中，您将学习自旋锁和信号量之间的区别。但在讨论区别之前，您必须了解自旋锁和信号量。

什么是自旋锁？

它是一种锁定机制。它允许一个线程等待锁变得可用，即线程可以在循环中等待或自旋，直到锁可用。它只在很短的时间内持有，并且在多处理器系统中很有用。线程持有自旋锁，直到在获取锁后释放它。在某些实现中，如果持有锁的线程被阻塞或进入睡眠状态，自旋锁会自动释放。

自旋锁还避免了由操作系统进程重新调度或上下文切换引起的开销。此外，自旋锁是暂时阻止线程的有效方法。因此，自旋锁用于大多数操作系统内核。但是，如果一个线程长时间持有自旋锁，它可能会阻止其他线程执行。在这种情况下，其他线程会反复尝试获取锁，而持有锁的线程不会开始释放它。通常，这可能主要发生在单处理器系统中。

自旋锁的优缺点

自旋锁有各种优缺点。自旋锁的一些优点和缺点如下：

优点

1. 由于它是忙等待，线程没有睡眠，因此不需要上下文切换。
2. 如果临界区 (CS) 很小，它很有帮助。

缺点

1. 自旋锁需要忙等待。
2. 当锁不可用时，它会浪费 CPU 周期并反复检查其是否可用。

什么是信号量？

信号量是由多个进程共享的变量。使用信号量的主要目标是进程同步和在并发环境中对公共资源的访问控制。有两个 wait() 和 signal() 方法可以修改信号量中的信号量值。当一个进程更改信号量值时，其他进程可能无法同时更改信号量值。

此外，操作系统将信号量分为两类：

1. 计数信号量
2. 二元信号量

计数信号量

在计数信号量中，处理多个资源。它们使用 count 函数初始化，资源被分配直到 count 达到 0。请求资源的任务将被阻塞，它们具有不受限制的值域。当添加更多资源时，count 值会增加，当资源数量减少时，count 会减少。

二元信号量

在二元信号量中，信号量的值范围是 0 到 1。它类似于互斥锁，不同之处在于互斥锁是一种锁定方法，而信号量是一种信号发送方法。当进程需要使用二元信号量资源时，它调用 wait() 方法，该方法将信号量的值从 1 减少到 0。

当进程释放资源时，它使用 signal() 方法将信号量值增加到 1。当进程需要访问资源而信号量值为 0 时，它使用 wait() 方法阻塞，直到当前使用该资源的进程释放它。

信号量的优缺点

信号量有各种优缺点。信号量的一些优点和缺点如下：

优点

1. 它不允许多个进程进入临界区。
2. 由于信号量的忙等待，不会浪费进程时间或资源。进程只有在满足特定条件时才被允许访问关键区域。
3. 它允许灵活的资源管理。
4. 它允许多个线程访问临界区。

缺点

1. 必须执行 wait 和 signal 方法以避免死锁。
2. 如果使用不当，程序可能会被阻塞。这种情况称为死锁。
3. 它可能导致优先级反转，这意味着低优先级进程可以先访问临界区，而高优先级进程稍后访问。

自旋锁和信号量的主要区别

在这里，您将学习自旋锁和信号量之间的主要区别。自旋锁和信号量之间的各种区别如下：

1. 自旋锁可用于互斥。相比之下，信号量可用于互斥或计数信号量。
2. 自旋锁允许在任何特定时间只有一个进程访问临界区。相比之下，信号量允许在任何特定时间有多个进程访问临界区。
3. 自旋锁只能有两个值：锁定和解锁。相比之下，在信号量中，互斥量的值将是 1 或 0，但如果用作信号量，它可能有不同的值。
4. 自旋锁一次只允许一个线程获取锁并进入临界区。相比之下，信号量允许多个线程访问临界区。
5. 自旋锁是一种低级同步机制。相比之下，信号量是一种信号发送机制。
6. 由于进程将不断轮询锁，等待自旋锁的进程将立即访问临界区。相比之下，等待信号量锁的进程可能不会在锁释放后立即进入临界区，因为进程已经进入睡眠状态，并在被唤醒时进入临界区。
7. 自旋锁是忙等待过程。相比之下，信号量是睡眠等待过程。

自旋锁和信号量的逐项比较

在这里，您将学习自旋锁和信号量之间的逐项比较。自旋锁和信号量之间的各种区别如下：

结论

自旋锁是一种低级同步方法。它简单快捷，易于安装。但是，它会浪费系统资源。另一方面，信号量为进程同步问题提供了更高级的解决方案。它们不会浪费系统资源，因为它们会让等待的进程进入睡眠状态。尽管如此，如果信号量使用不当，可能会导致死锁。