pv原语怎么看信号量

PV原语，即P（Proberen）和V（Verhogen）原语，是一种用于进程同步的工具，常用于操作系统的并发控制机制中。其中PV原语中的V操作常常用于实现信号量操作，而信号量是一种用于进程同步控制的对象，其使用范围广泛。

那么，如何从不同的角度来看待PV原语与信号量的相关问题呢？下面将从概念解释、使用场景和优缺点等方面进行分析。

一、概念解释

1. PV原语

PV原语是一种用于解决并发进程之间同步和互斥问题的常用原语，在操作系统中被广泛应用。它由两个操作组成：P（Proberen）和V（Verhogen）。

其中，P操作也称为进程阻塞操作，用于请求允许进入临界区，访问被保护的共享资源，当检查到被访问的共享资源已经被占用时，P操作会阻塞当前进程，并挂起等待。

V操作则被称为进程唤醒操作，用于解除进程的阻塞状态，通知其他等待进程进入临界区，让它们能够访问共享资源。

2. 信号量

信号量是一种进程同步的机制，可用于控制对共享资源的访问。它是一个可用于进程（线程）间通信的整型变量，只能通过一个相关的原语集合对它进行访问和修改，主要有两种操作P（wait）和V（signal）。

P操作用于获取信号量资源，V操作用于释放信号量资源。当信号量被占满时，再进行P操作，则当前进程将被阻塞，直到信号量被释放。而V操作则可以唤醒其他阻塞的进程，进而完成对资源的访问。

二、 使用场景

PV原语与信号量的使用场景主要涉及到两个方面：进程同步和资源访问控制。

1. 进程同步

当有多个进程同时需要访问某个共享资源时，不同的进程之间可能会存在竞争条件，导致共享资源出现意料之外的状态。此时，我们可以使用PV原语来进行进程同步控制，保证同一时间只有一个进程能够访问共享资源。

例如，在多进程共享内存的情况下，为防止一个进程正在写入数据时另一个进程执行读操作，引入PV原语进行进程同步是一种常用的做法。

2. 资源访问控制

信号量的另一个常见场景即为资源访问的控制。在多线程环境下，多个线程需要访问同一个共享变量时，由于并发访问可能导致数据的不正确操作或冲突，此时也可通过信号量进行控制，保证同一时间只有一个线程能够有效访问该共享变量。

例如，在网络编程中，为了保证一个共享数据区的标志位不被访问过多次，可以采用信号量进行资源访问控制，保证每个线程能够得到公平的访问机会，从而保证共享区的稳定性和可靠性。

三、优缺点

PV原语与信号量虽然能够实现进程同步和资源访问控制，但也存在一些优缺点：

1. 优点

（1）有效防止死锁现象的产生

PV原语为进程提供了进入临界区和退出临界区的方法，一旦两个进程互相等待，就会发生死锁，但通过PV原语可有效保证该现象不会发生。

（2）实现简单，易于使用

PV原语与信号量的使用操作简单，容易理解和操作，适于范围较小的多进程应用和数据访问控制。

2. 缺点

（1）存在忙等待

PV原语在执行进程同步和资源访问控制的过程中存在忙等待现象，被休眠的进程会不断地占用CPU资源，导致整体资源的浪费和低效。

（2）可能导致优先级反转

当一个低优先级的进程持有一个资源，而高优先级的进程请求该资源时阻塞并忙等待，若其他的中优先级进程不时地抢占CPU而要求进入临界区，则低优先级进程无法释放临界区，从而导致了优先级反转的现象。