使用訊號量Semaphore實現沒有飢餓問題的鎖

參考LittleBookOfSemaphores中的Morris’s Solution

原理及程式碼實現

設定鎖屬性如下

我們設定有三個執行緒waiting空間：room1，room2，room3

其中room3是隱式設定的，裡面同一時間只能有一個執行緒，也可以說是互斥的

初始化鎖如下

我們的原理如下

1. 先將一段時間內發出獲取鎖請求的執行緒都放入room1，也就是阻塞在圖中程式碼第48行
2. 由於訊號量s1初始值為1，第一個進入room1的執行緒可以繼續執行48行之後的內容，它可以進入room2，也就是被阻塞在圖中程式碼第67行的位置。
   它在room2中進行了一個操作，就是判斷自己之後是否還有執行緒在room1中被阻塞，若有的話，隨機喚醒一個進入room2，若沒有了，就通知room2中的執行緒可以依次進入room3。
3. 當room1中的執行緒全部進入room2，最後一個執行緒發出s2的post，room2中的隨機一個執行緒被喚醒，在圖中程式碼第69行開始繼續執行，離開room2（進入room3），執行執行緒的主體程式，然後釋放鎖
4. 在釋放鎖時，執行緒會回頭判斷身後room2中是否還有執行緒被阻塞，若有，隨機喚醒一個進入room3，若沒有了，就通知這段時間內被阻塞在room1門外也就是圖中程式碼第42行的執行緒可以依次進入room1。

獲取鎖

釋放鎖

通過這一種方式，我們一批一批處理請求獲得鎖的執行緒，緩解了有執行緒從一開始就被阻塞，直到幾乎所有執行緒都執行完才輪到執行的飢餓問題。

效果驗證

為了證明確實較好地解決了飢餓問題，我設定一個陣列starve，用來儲存各個執行緒的飢餓值。

1. 當有一個執行緒執行acquire鎖的時候，該執行緒的飢餓值+1，且所有執行緒的飢餓值乘2
   
2. 當執行緒執行release鎖的時候，對應飢餓值清0。
   
3. 當我們執行room3中的執行緒主體部分時，列印所有執行緒的當前飢餓情況，並累加到一個sum值中，執行全部執行緒結束後列印總飢餓度sum。同時我們也通過maxx變數記錄最大飢餓值。
   

執行結果：

總飢餓值為77208，最大飢餓度為1024

這樣看好像還看不出什麼，但是我設定了一個會產生飢餓的鎖進行比對
簡單的單訊號量存在飢餓問題的互斥鎖：

也是一樣的飢餓演算法

最大飢餓度就達到誇張的10173741824！！

兩者相比就能看出優化效果之好了