二元號誌與計數號誌（binary vs counting semaphores）

號誌在日常裡有兩種形態，唯一的差別是計數器的範圍。計數號誌允許它的計數升到任意高；它追蹤的是「好幾個可互換的資源還剩幾個可用」。二元號誌把計數限制在只有 0 或 1；它追蹤的是單一的是／否狀態——空閒或被佔、已發信號或未發。想像停車場的告示牌：計數號誌是那塊「空位：37」、計算許多車位的顯示，而二元號誌則是某一間廁所門上單一的「使用中／空閒」標示。

初始化為 N 的計數號誌一次最多放 N 條執行緒進入，正是「一池 N 個相同資源」的對應工具：N 個緩衝槽、N 條網路連線、N 張工人通行證。每個 wait 取走一張通行證（沒剩時阻塞），每個 signal 歸還一張。初始化為 1 的二元號誌則一次恰好放一條執行緒，那正是互斥——所以二元號誌可當作一把鎖用。事實上，計數號誌可用「若干二元號誌加上一個整數」來模擬，反之亦然，所以兩者在能力上等價；它們的區別在於「你在數什麼」，而非「什麼做得到」。

對「拿二元號誌當鎖」這個想法，有個誠實的提醒：二元號誌與互斥鎖相似卻不相同，而這差別很重要。互斥鎖通常有「擁有者」的概念——只有把它鎖上的那條執行緒才應該解鎖它——而經典的二元號誌沒有擁有者：任何執行緒都可以對它 signal，包括一條從未 wait 過的執行緒。這份彈性對「在不同執行緒間傳遞事件」很有用，但它拿掉了「解開一把你並未持有的鎖」的安全檢查，也意味著二元號誌無法提供倚賴擁有權的功能，例如用來對抗優先權反轉的優先權繼承。所以：要配給 N 個資源就用計數號誌，要做以擁有權為基礎的互斥就用互斥鎖，而二元號誌主要用在你真正需要跨執行緒傳遞信號、而非需要一把鎖的時候。