基于信号量的进程同步与互斥（3）

最新推荐文章于 2024-06-14 23:59:27 发布

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#操作系统 #多线程 #thread #并发编程

本文深入探讨了基于信号量的进程同步与互斥原理，通过分析吸烟者问题、理发师问题、圣诞老人问题等经典案例，揭示了如何利用信号量解决资源分配、互斥访问等问题。

基于信号量的进程同步与互斥（3）

1. 吸烟者问题

涉及代理人和三个吸烟者。吸烟者永远地循环，首先等待配料，然后制作和吸烟。配料的成分是烟草，纸和火柴。我们假设代理商拥有无限供应的所有三种成分，每个吸烟者都有无限供应的其中一种成分; 也就是说，一个吸烟者有火柴，另一个有纸，第三个有烟草。代理商反复随机地选择两种不同的成分，并使其可供吸烟者使用。根据选择的成分，具有补充成分（剩下那种成分）的吸烟者应该拿走这两种资源并继续处理（制作和抽烟）。例如，如果代理商拿出烟草和纸张，那么拥有火柴的吸烟者应该拿起两种成分，制作香烟，然后发出信号给代理商。

可以理解为代理商是分配资源的操作系统，吸烟者是需要资源的应用程序，要确保：如果资源可用，允许再多执行一个应用程序；相反如果应用程序无法继续，需要避免唤醒它。另外，需要添加限制，不能修改代理代码，如果代理表示操作系统，不希望每次新应用程序出现时都修改代理。

信号量：
agentSem = Semaphore(1)
tobacco = Semaphore(0)
paper = Semaphore(0)
match = Semaphore(0)

代理商需要三个并发线程，分别代表提供其最终的两种配料。

Agent A: //提供烟草和纸的代理商
while true:
	P(agentSem)
	V(tobacco)
	V(paper)

Agent B: //提供纸和火柴的代理商
while true:
	P(agentSem)
	V(paper)
	V(match)

Agent C: //提供火柴和烟草的代理商
while true:
	P(agentSem)
	V(match)
	V(tobacco)

需要引入三个Pusher的辅助线程和附加变量和信号量，比如isTobacco表示烟草是否已经供应，tobaccoSem实现Pusher和Smokers with tobacco的同步，也就是去唤醒只有tobacco的吸烟者，其他同理。

isTobacco = isPaper = isMatch = False
tobaccoSem = Semaphore(0)
paperSem = Semaphore(0)
matchSem = Semaphore(0)

Pusher A:
while true:
    P(tobacco)
    P(mutex)
    if isPaper:
        isPaper = False
        V(matchSem)
    elif isMatch:
        isMatch = Flase
        V(paperSem)
    else:
        isTobacco = True
    V(mutex)

Pusher B:
while true:
    P(paper)
    P(mut

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