セマフォとは？意味をわかりやすく簡単に解説

セマフォとは

セマフォは、複数のプロセスやスレッドが共有リソースにアクセスする際の同期を制御するための仕組みです。セマフォを使用することで、競合状態を防ぎ、データの整合性を保つことが可能になります。セマフォは、特にオペレーティングシステムや並行プログラミングにおいて重要な概念です。

セマフォは、整数型の変数であり、その値は利用可能なリソースの数を示します。プロセスがリソースを使用したい場合、セマフォの値を減らし、リソースを解放する際には値を増やします。セマフォの値が0の場合、リソースは利用不可であり、プロセスは待機状態になります。

セマフォには、バイナリセマフォとカウンティングセマフォの2種類が存在します。バイナリセマフォは、0または1の値しか取らず、相互排他制御（ミューテックス）として使用されます。カウンティングセマフォは、0以上の任意の整数値を取ることができ、複数のリソースの管理に使用されます。

セマフォの種類と仕組み

「セマフォの種類と仕組み」に関して、以下を解説していきます。

• バイナリセマフォ（mutex）
• カウンティングセマフォ（計数）

バイナリセマフォ（mutex）

バイナリセマフォは、ミューテックスとも呼ばれ、共有リソースへの排他的なアクセス制御を実現します。バイナリセマフォの値は0または1のいずれかであり、リソースが利用可能かどうかを示します。プロセスがリソースを使用する場合、セマフォの値を0にし、使用後に1に戻します。

バイナリセマフォを使用することで、複数のプロセスが同時に共有リソースにアクセスすることを防ぎます。これにより、データの競合や不整合を回避し、システムの安定性を向上させることが可能です。バイナリセマフォは、クリティカルセクションを保護するために広く利用されています。

カウンティングセマフォ（計数）

カウンティングセマフォは、複数のリソースインスタンスを管理するために使用されるセマフォです。カウンティングセマフォの値は、利用可能なリソースの数を表し、0以上の整数を取ります。プロセスがリソースを使用するたびに、セマフォの値が減少し、リソースを解放すると増加します。

カウンティングセマフォは、有限個のリソースを複数のプロセスで共有する場合に特に有効です。例えば、プリンタなどの共有デバイスや、データベース接続プールなどのリソース管理に利用できます。セマフォの値が0になると、リソースはすべて使用中であり、プロセスは待機状態になります。