信號標

Semaphore分為單值和多值兩種，前者只能被一個線程獲得，後者可以被若干個線程獲得。

以一個停車場是運作為例。為了簡單起見，假設停車場只有三個車位，一開始三個車位都是空的。這時如果同時來了五輛車，看門人允許其中三輛不受阻礙的進入，然後放下車攔，剩下的車則必須在入口等待，此後來的車也都不得不在入口處等待。這時，有一輛車離開停車場，看門人得知後，打開車攔，放入一輛，如果又離開兩輛，則又可以放入兩輛，如此往復。

在這個停車場系統中，車位是公共資源，每輛車好比一個線程，看門人起的就是信號量的作用。

更進一步，信號量的特性如下：信號量是一個非負整數（車位數），所有通過它的線程（車輛）都會將該整數減一（通過它當然是為了使用資源），當該整數值為零時，所有試圖通過它的線程都將處於等待狀態。在信號量上我們定義兩種操作： Wait（等待） 和 Release（釋放）。 當一個線程調用Wait（等待）操作時，它要麼通過然後將信號量減一，要麼一直等下去，直到信號量大於一或超時。Release（釋放）實際上是在信號量上執行加操作，對應於車輛離開停車場，該操作之所以叫做“釋放”是因為加操作實際上是釋放了由信號量守護的資源。

在java中，還可以設置該信號量是否採用公平模式，如果以公平方式執行，則線程將會按到達的順序（FIFO）執行，如果是非公平，則可以後請求的有可能排在隊列的頭部。

JDK中定義如下：

Semaphore(int permits, boolean fair)　創建具有給定的許可數和給定的公平設置的Semaphore。

信號量（英語：Semaphore）又稱為信號量、旗語，是一個同步對象，用於保持在0至指定最大值之間的一個計數值。當線程完成一次對該semaphore對象的等待（wait）時，該計數值減一；當線程完成一次對semaphore對象的釋放（release）時，計數值加一。當計數值為0，則線程等待該semaphore對象不再能成功直至該semaphore對象變成signaled狀態。semaphore對象的計數值大於0，為signaled狀態；計數值等於0，為nonsignaled狀態.

semaphore對象適用於控制一個僅支持有限個用户的共享資源，是一種不需要使用忙碌等待（busy waiting）的方法。

信號量的概念是由荷蘭計算機科學家艾茲赫爾·戴克斯特拉（Edsger W. Dijkstra）發明的，廣泛的應用於不同的操作系統中。在系統中，給予每一個進程一個信號量，代表每個進程目前的狀態，未得到控制權的進程會在特定地方被強迫停下來，等待可以繼續進行的信號到來。如果信號量是一個任意的整數，通常被稱為計數信號量（Counting semaphore），或一般信號量（general semaphore）；如果信號量只有二進制的0或1，稱為二進制信號量（binary semaphore）。在linux系統中，二進制信號量（binary semaphore）又稱互斥鎖（Mutex）。

計數信號量具備兩種操作動作，之前稱為 V（又稱signal()）與 P（wait()）。 V操作會增加信號量 S的數值，P操作會減少它。

運作方式：

線程使用CreateSemaphore或CreateSemaphoreEx函數創建一個semaphore對象。此時可以指定semaphore的當前計數值與計數值上限；也可指定semaphore對象的名字。其他進程中的線程可以指出已存在的semaphore對象的名字通過調用OpenSemaphore函數打開它。

如果多個線程在等待一個semaphore對象，不保證按照先進先出(FIFO)順序調度這些等待線程。外部事件，如內核模式的異步過程調用可改變等待順序。

在semaphore對象為signaled狀態時，等待函數返回會把該semaphore對象計數值減1。函數ReleaseSemaphore把semaphore對象的計數值增加指定的值。任何線程，哪怕它沒有等待完成過該semaphore對象，也可以使用ReleaseSemaphore來增加semaphore對象的計數。如果ReleaseSemaphore導致對象計數值超過上限，則該函數調用失敗，返回298號錯誤：“Too many posts were made to a semaphore”。

一個線程多次等待同一個semaphore對象，每次等待操作完成都會降低semaphore對象計數值（直至計數值為0時該線程阻塞）。然而，通過multiple-object等待函數使用一個數組包含着同一個semaphore對象的多個句柄，不能實現對這個semaphore對象計數值的多次下降。

用完semaphore對象後，調用CloseHandle函數關閉它。semaphore對象的最後一個句柄被關閉後，操作系統會摧毀它。關閉semaphore並不影響它的計數值。因此，關閉semaphore前或者進程終止前，要確保已經正確調用過ReleaseSemaphore。否則，掛起等待該semaphore對象的線程會永久阻塞或超時返回 ^[1]  。