第二章 进程的描述与控制

经典进程的同步问题

1. 哲学家就餐问题
   避免死锁的解决方法：
   （1）、5位哲学家就餐只允许4位同时去拿左边的筷子，剩一个堵塞
   问题：为什么不让3个或者2个同时去拿左边的筷子？
   回答：为了充分利用资源，不让CPU空闲
   （2）、利用AND信号量，如果同时拿到两边的筷子就执行，否则就堵塞
   （3）、奇数号哲学家拿左边的筷子，偶数号哲学家拿右边的筷子，这样可能会出现1 ，2号哲学家同时争抢筷子

2. 生产者-消费者问题
   需考虑：
   （1）两个生产者同时向一个盘子放入产品
   （2）两个消费者同时取同一个盘子的产品
   （3）盘子都空的情况下消费者去取
   （4）盘子都满的情况下生产者去放。
   解决方法：代码：

empty=n;full=0;mutex=1;
producer:
repeat
produce an item in nexp;
//empty和full两个信号量的设置解决（3）（4）问题
//两个wait顺序不能颠倒，先有盘子多个消费者才能去争抢资源
wait(empty);//是否有空的盘子
wait(mutex);//互斥信号量，解决上述（1)(2)问题
buffer[in]:=nexp;
in:=(in+1) mod n;//进入临界区代码执行in+1后
signal(mutex);//释放信号量mutex
signal(full);//释放一个产品，产品数+1，生产者可取
until false;


consumer:
repeat
wait(full);//盘子中是否有产品
wait(mutex);
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
signal(mutex);
signal(empty);//释放盘子，消费者可放

3. 读者-写者问题
   （1）读者优先的方式（读者优先体现在一旦读者争抢到读资源，要等待所有读者都读完才释放资源）

Reader:
repeat
//rmutex的作用是防止多个读者同时去争抢wmutex资源，或者多个读者可以同时释放资源
wait(rmutex);//读者之间的互斥
if Readcount=0 then wait(wmutex);//第零个读者去和写者争抢资源
Readcount:=Readcount+1;
signal(rmutex);//+1之后释放资源
...
perform read opration;
...
wait(rmutex)//不释放wmutex，多个读者
Readcount:=Readcount-1;
if Readcount=0 then signal(wmutex);//没有读者，即释放资源
signal(rmutex);//释放rmutex，回到初值
until false;


Writer:
do{
wait(wmutex);//与读者争抢资源
perform write operation;
signal(wmutex);//写完释放资源
}while(True);

（2）、使用AND型信号量（写者优先）

L=RN,mx=1;
//若读者先来，L-1，(L,RN,0)控制写者获取不了资源
//若写着先来，mx-1，(mx,1,0)控制读者获取不了资源
Reader:
repeat
Swait(L,1,1);
Swait(mx,1,0);//起到一个开关的作用
...读操作...
Ssignal(L,1);
until false;

Writer:
repeat
Swait(mx,1,1;L,RN,0);//后面的0为开关作用
写操作；
Ssignal(mx,1);
until false;