信号量是操作系统用来解决并发中的互斥和同步问题的一种方法,具体的原理在此不做赘述。本文将从题目出发一步步的对同步问题(生产者消费者问题,读者写者问题,哲学家进餐问题)进行理解,并将以王道上的一道例题来验证解题思路。此处仅战术pv操作的逻辑,逻辑与程序一致,可以自行对其进行转换。
一、生产者消费者问题
问题描述: 一组生产者进程和一组消费者进程共享一个初始为空、大小为n的缓冲区,只有缓冲区没满时,生产者才能把消息放入缓冲区,否则必须等待;只有缓冲区不空时,消费者才能从中取出消息,否则必须等待。由于缓冲区是临界资源,它只允许一个生产者放入消息,或一个消费者从中取出消息。
(1)首先对各个进程所需要完成的动作进行确认

(2)找到临界资源
此处的临界资源为放入产品的区域,这里用mutex作为其指代。

(3)找出可能导致死锁的原因
此处找原因主要靠经验,可以对每种原因进行记录。在生产者消费者问题中最最常见的便是生产者想放入而没有空间,消费者想消费获得不了资源导致;消费者想消费没有资源,生产者想生产获得不了空间导致的死锁。解决方案为增加full和empty的信号量保证生产者只有空着才能放入,消费者只有有资源才能消费。

本文深入探讨了操作系统中使用信号量解决并发问题的方法,包括生产者消费者问题、读者写者问题和哲学家进餐问题。通过分析各问题的动作、临界资源和死锁原因,提出相应的PV操作策略。同时,以寺庙小和尚、老和尚取水为例,展示了如何应用这些概念解决实际问题。此外,还强调了理解题目、识别临界资源和避免死锁的重要性。
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