使用像信号量这样的监视器？答案

【问题标题】：Use a Monitor like a Semaphore?使用像信号量这样的监视器？
【发布时间】：2014-10-15 07:56:32
【问题描述】：

当使用监视器来解决大多数并发问题时，您可以将关键部分放在监视器方法中，然后调用该方法。但是，有一些多路复用问题，其中多达 n 个线程可以同时运行它们的关键部分。所以我们可以说了解如何使用如下监视器很有用：

monitor.enter();
runCriticalSection();
monitor.exit();

我们可以在监视器中使用什么来执行此操作？

附带问题：是否有解决此问题的标准资源？我读到的大部分内容只涉及将关键部分放在监视器内。对于信号量，有“信号量小书”。

【问题讨论】：

有一些多路复用问题，其中多达 n 个线程可以同时运行它们的关键部分 - 不清楚。根据定义，临界区是一段代码，一次只能由一个线程执行。
@MaximYegorushkin 啊，我明白了。我扩展了“临界区”的使用，以指代最多只能执行 n 次的代码。你对我所说的临界区有什么别的称呼吗？
en.wikipedia.org/wiki/Critical_section

标签： multithreading concurrency synchronization

【解决方案1】：

据我了解您的问题，任何解决方案都必须满足这一点：

当少于 n 个线程处于临界区时，调用 monitor.enter() 的线程不应阻塞 — 即唯一阻止它前进的应该是调度程序的突发奇想。
在任何时间点，最多有 n 个线程处于临界区；暗示
当线程 n+1 调用monitor.enter() 时，它必须阻塞直到线程调用monitor.exit()。

据我所知，您的要求是这样的：

“监视器”是一个初始值为n 的信号量。
monitor.enter() 是 semaphore.prolaag()（又名 P、decrement 或 wait）
monitor.exit() 是 semaphore.verhoog()（又名 V、increment 或 signal）

这就是从监视器实现的信号量：

monitor Semaphore(n):
    int capacity = n
    method enter:
        while capacity == 0: wait()
        capacity -= 1
    method exit:
        capacity += 1
        signal()

像这样使用它：

shared state:
    monitor = Semaphore(n)

each thread:
    monitor.enter()
    runCriticalSection()
    monitor.exit()

另一条路

我猜你可能想要某种语法包装器，我们称之为 Multimonitor，所以你可以这样写：

Multimonitor(n):
    method critical_section_a:
        <statements>
    method critical_section_b:
        <statements>

并且您的运行时环境将确保在任何监视器方法中最多有 n 个线程处于活动状态（在您的情况下，您只需要一种方法）。我知道在任何编程语言或运行时环境中都没有这样的功能。

也许在python中你可以创建一个包含所有簿记变量的Multimonitor类，然后从它继承子类并在所有方法上放置装饰器；涉及元类的解决方案可能能够为用户进行装饰。

第三个选项

如果您使用信号量实现监视器，您通常会使用信号量作为监视器入口和恢复点周围的互斥锁。我认为您可以使用大于 1 的值初始化这样的信号量，从而生成这样的 Multimonitor，并在条件变量上加上 wait() 和 signal()。但是：它会比您在陈述的问题中需要做的更多，如果您使用信号量，为什么不以基本和直接的方式使用它们？

【讨论】：