浅谈进程同步于通信（二）经典互斥于同步问题

生产者-消费者模型

所谓生产者消费者模型，就是生产者和消费者共享一个有界缓冲池,生产者向其中投放产品，消费者从中取出产品消费。

生产者:我们定义一个设置空缓冲区个数的信号量empty,设置empty.value的初值为n;

消费者:我们定义一个放入产品的满缓冲区个数信号量full，设置full.value的初值为0.

我们需要为了给访问有界缓冲池定义一个信号量 mutex来保证任何时刻只有一个进程访问有界缓冲池。

//生产者部分代码
while(1)
{
    product=produce();//产生产品
    p(empty);//判断缓冲区是否有空的位置
    p(mutex);//进入临界区
    B[in]=product;//将产品投放到由in所指向的空缓冲区中。
    in=(in+1)%n;//移向下一个空的缓冲区
    V(mutex);
    V(full);
}

while(1)
{
    P(full);//请求一个缓冲区的产品
    P(mutex);//进入临界区
    product=B[out];//
    out=(out+1)%n;
    V(mutex);//退出临界区
    V(empty);//空缓冲区的个数加1

    consume();//消费
}

在生产者中：我们首先使用P(empty)判断是否由空的缓冲区，若没有则等待；若有则通过P(mutex)和V(mutex)原语方式进入临界区。由于投放产品使得缓冲区上的产品个数增加了1故我们将V(full)使得full.value+1,若此时有因为取不到产品得进程存在则调用full.L指向得阻塞得进程执行起来。消费者得分析过程类似。

哲学家进餐问题

描述：5个哲学家同坐在一张圆桌旁，每个人面前放着一碗面条，碗得俩旁各摆放着一只筷子。假设哲学家的生活除了吃饭就是思考问题，而吃饭的时候需要左右拿起左边的筷子，右手拿起右边的筷子然后开始进餐。吃饭之后再将筷子放回原处继续思考问题。

 

协调5为哲学家的活动过程，使得每个哲学家最终都可以进餐。

考虑下面俩种情况：

1，当所有哲学家同时拿起左手筷子时，则所有的哲学家都将拿不到右手筷子，并处于等待状态。都无法进餐，最终饿死。

2，同时拿起左手筷子，都拿不到右手的筷子。那么它们同时放下左手筷子。然后一直重复这个过程，最终饿死。

所以说普通的解法容易出现死锁。

我们可以采用一下方法中的一种来避免死锁的产生。

1，最多允许四位哲学家同时拿起左手的筷子。

mutex.value=4;
cobegin

while(1)
{
    think();
    P(mutex);
    P(chopstick[i]);//拿起左手筷子
    P(chopstick[(i+1)%5]);//拿起右手筷子
    V(mutex);
    eat();
    V(chopstick[i]);//放回左手筷子
    V(chopstick[(i+1)%5]);//放回右手筷子
}

2，仅当哲学家的左右俩支筷子都可用时，才允许他同时拿起左右的俩支筷子，否则一支也不拿。

使用AND同步机制(将进程需要的所有资源 一次性全部分配给该进程，只要有一个资源不能分配给该进程，则其他所有资源也不能分配给该进程   SP和SV为对应的信号量机制的P操作和V操作)

while(1)
{
    think();
    SP(chopstick[i],chopstick[(i+1)%5]);
    eat();
    SV(chopstick[i],chopstick[(i+1)%5]);
}

3，奇数号的哲学家先拿左手筷子，偶数号的筷子先拿右手筷子。