二值信号量和互斥锁有何异同

二值信号量和互斥锁有何异同（优先级反转的处理）

絮絮叨叨：之前一直以为互斥锁就是用二值信号量来实现的，但是发现两个还是有本质区别。

信号量和互斥锁

信号量：信号量本质是一种同步机制，用于线程间同步（时间先后顺序）。

信号量典型用例是一个生产者消费者模型，生产者线程进行V操作(释放信号量,信号量++)，消费者线程进行P操作(持有信号量，信号量–)，信号量为0时，消费无法持有信号量，进入挂起等待状态。

互斥量：互斥量本质是一种锁机制，也叫互斥锁，用于处理资源共享（资源同时只能有一人访问）
互斥锁典型使用场景是设备的访问，在同一时刻只能由一个线程访问。在使用设备前进行加锁,使用完成后进行解锁，在使用过程中由于资源被锁定，其他线程无法进行访问，从而实现临界资源的保护。

二值信号量：只有0和1的信号量。
由于二值信号量和互斥量的特点极为相似，都是只有0和1两种状态，所以二值信号量经常会干互斥锁的活。

二值信号量和互斥锁的异同

相同点：都只有两种状态，0和1，都可以用来作为共享资源的保护方式。

不同点：

1. 互斥量只能由同一个线程加锁和解锁，二值信号量可以在不同的线程加锁和解锁。
2. 互斥量有优先级，在高任务优先级等待低优先级任务的资源时，会将低优先级的任务进行

什么是优先级反转

优先级反转：共享资源被低优先级的任务持有，高优先级任务等待解锁。这时中等优先级任务一直运行，这导致高优先级任务在等待低优先级任务，而低优先级任务无法执行。
这种高优先级等待中优先级的情况，叫做优先级反转。

优先级继承：为了解决优先级反转而提出优化机制，让低优先级任务临时继承高优先级任务的优先级。在低优先级释放互斥锁之后，还要恢复原来的优先级。

互斥量和二值信号量

在上面提到，信号量和互斥量都可以实现资源的互斥访问，在优先级反转问题中，二者有重大区别。
互斥信号量是具有优先级继承的特点，而信号量没有该特点。使用互斥量可以处理优先级反转，而信号量不能。

一个栗子

部门举办活动，你选择一个会议室活动场地（会议室不能同时被使用，资源被锁定）。布置到一半经理过来说你之前的项目有问题，快过来修改一下（任务被抢占）。
过了一会老板说要用这个会议室，可是现在会议室被你放着各种东西，现在用不了（高优先级等待资源）。
所以老板只能等你用完会议室才能用（异常情况）。

这种高优先级任务等待低优先级的任务，叫做优先级反转。实际上不应该发生这种情况，也不会让这种情况发生。

正常情况是：在老板发现这个会议室被占用，而必须要使用它的时候，会让你停下经理安排的任务，然后赶快把它收拾好（低优先级任务先于中优先级任务执行，优先级继承），然后你收拾完后再去做经理安排的任务。

回到二值信号量和互斥量，在上面的例子中，互斥量已经标记好这个资源是你在访问，所以老板可以找到你，然后把你的优先级提升，去释放资源。
而信号量可以由多个线程持有和释放，所以不知道是谁持有该资源（找不到你在吗），所以老板只能干等你把其他事情做完，释放资源后才能继续使用资源。

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