互斥锁和信号灯有什么区别?什么时候应该使用互斥锁，什么时候应该使用信号灯?
设计/开发智能应用程序需要对操作系统概念有具体的了解。我们的目标是教育读者这些概念，并向其他专家怪胎学习。
按照操作系统的术语，互斥量和信号量是提供同步服务(也称为同步原语)的内核资源。为什么我们需要这样的同步原语?不仅仅是一个就足够了吗?要回答这些问题，我们需要了解一些关键字。请阅读有关原子性和关键部分的文章。我们将通过示例进行说明，以更好地理解这些概念，而不是遵循通常的OS文本描述。
生产者-消费者问题：
注意，该内容是概括性的说明。实际细节会随实现方式而变化。
考虑标准的生产者-消费者问题。假设我们有一个4096字节长的缓冲区。生产者线程收集数据并将其写入缓冲区。使用者线程处理从缓冲区收集的数据。目的是两个线程不应同时运行。
使用Mutex：
互斥锁提供互斥，生产者或使用者都可以拥有密钥(互斥锁)并继续其工作。只要生产者填充了缓冲区，消费者就需要等待，反之亦然。
在任何时间点，只有一个线程可以使用整个缓冲区。可以使用信号量来概括该概念。
使用信号量：
信号量是广义互斥量。代替单个缓冲区，我们可以将4 KB缓冲区拆分为四个1 KB缓冲区(相同的资源)。信号量可以与这四个缓冲区关联。消费者和生产者可以同时在不同的缓冲区上工作。
误解：
二进制信号量和互斥量之间存在歧义。我们可能碰到互斥体是二进制信号量。但是事实并非如此！互斥量和信号量的目的是不同的。也许由于其实现方式的相似性，互斥体将被称为二进制信号量。
严格来说，互斥锁是一种锁定机制，用于同步对资源的访问。只有一个任务(可以是基于OS抽象的线程或进程)可以获取互斥量。这意味着存在与互斥锁关联的所有权，只有所有者才能释放锁(互斥锁)。
信号量是信号机制(“我做完了，您可以进行”这种信号)。例如，如果您正在手机上听歌(假定是一项任务)，并且同时您的朋友打电话给您，则会触发一个中断，中断服务程序(ISR)会向该信号发出呼叫处理任务的信号，醒来。
一般的问题：
1.一个线程可以获取多个锁(Mutex)吗?
是的，一个线程可能需要多个资源，因此需要锁。如果没有可用的锁，则线程将在该锁上等待(阻止)。
2.互斥锁可以锁定多次吗?
互斥锁是一个锁。仅一个状态(锁定/解锁)与之关联。但是，递归互斥锁可以被锁定一次以上(符合POSIX的系统)，其中一个计数与之关联，但仅保留一个状态(锁定/解锁)。程序员必须将互斥锁解锁的次数是其被锁定的次数。
3.如果非递归互斥体被多次锁定，会发生什么情况。
僵局。如果已经锁定了互斥锁的线程再次尝试锁定该互斥锁，它将进入该互斥锁的等待列表，这将导致死锁。这是因为没有其他线程可以解锁互斥锁。操作系统实现者可以谨慎识别互斥对象的所有者，如果互斥对象已被同一线程锁定，则返回该互斥对象以防止死锁。
4.二进制信号量和互斥量是否相同?
不。我们建议对它们进行单独处理，如信号与锁定机制中所述。但是二进制信号量可能会遇到与互斥锁相关的相同关键问题(例如，优先级倒置)。我们将在以后的文章中介绍这些内容。
程序员更喜欢使用互斥锁，而不是创建具有计数1的信号灯。
5.什么是互斥和关键部分?
某些操作系统在API中使用相同的单词关键部分。通常，互斥锁是一项昂贵的操作，这是由于与之相关的保护协议。最后，互斥的目标是原子访问。还有其他方法可以实现原子访问，例如禁用中断可能会更快，但会破坏响应能力。备用API使用了禁用中断。
6.什么是事件?
互斥量，信号量，事件，关键部分等的语义是相同的。所有都是同步原语。根据使用它们的成本，它们是不同的。我们应该查阅操作系统文档以获取确切的详细信息。
7.我们可以在中断服务程序中获取互斥/信号量吗?
一个ISR将在当前正在运行的线程的上下文中异步运行。不建议查询(阻塞调用)ISR中的同步原语的可用性。 ISR的含义很短，对互斥量/信号量的调用可能会阻止当前正在运行的线程。但是，ISR可以发信号通知信号或解锁互斥锁。
8.当互斥量/信号量不可用时，我们所说的“线程阻塞”是什么意思?
每个同步原语都有一个与其关联的等待列表。当资源不可用时，请求线程将从处理器的运行列表移至同步原语的等待列表。当资源可用时，等待列表中优先级较高的线程将获取资源(更确切地说，这取决于调度策略)。
9.当资源不可用时，线程是否必须始终阻塞?
没必要。如果设计确定“当资源不可用时必须做什么”，则线程可以承担这项工作(一个不同的代码分支)。为了支持应用程序要求，操作系统提供了非阻塞API。
例如POSIX pthread_mutex_trylock()API。当互斥锁不可用时，函数将立即返回，而API pthread_mutex_lock()会阻塞线程，直到资源可用为止。
参考：
http://www.netrino.com/node/202
http://doc.trolltech.com/4.7/qsemaphore.html
还要将互斥量/信号量与Peterson算法和Dekker算法进行比较。一个很好的参考书是《并发的艺术》一书。还可以在Qt文档中探讨读取器锁和写入器锁。
锻炼：
实现一个程序，在同一会话中执行多次时，该程序将打印一条消息“实例正在运行”。例如，如果我们在Windows中观察Word应用程序或Adobe Reader，则在任务管理器中只能看到一个实例。如何执行呢?