经典同步问题

本文探讨了生产者-消费者问题中通过信号量实现的互斥和同步机制,以及哲学家就餐问题中避免死锁的策略。介绍了如何使用信号量控制资源访问,确保并发进程间的正确交互。

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生产者—消费者问题
 互斥、同步

哲学家就餐问题
 互斥
无论生产者、消费者使用缓冲池时应保证互斥使用(互斥信号量mutex )

生产者和消费者间交叉有序:
 有序的控制最根源在产品数量上。
 设置两个信号量:
分别针对生产者、消费者设置不同的信号量,empty和full分别表示缓冲池中空缓冲池和满缓冲池(即产品)的数量。

伪代码如下:

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检查:
1.每个程序中用于实现互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对地出现。
2.控制顺序的信号量empty和full的wait和signal操作,成对地出现在不同的进程中。
3.在每个程序中的多个wait操作顺序不能颠倒。且应先执行对资源信号量的wait操作,再执行对互斥信号量的wait操作,否则可能引起进程死锁。
4.模拟交替执行过程,检查控制是否正确。
在这里插入图片描述

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  1. 哲学家进餐问题
    五个哲学家共用一张圆桌,分别坐在周围的五张椅子上,在桌子上有五只碗和五只筷子,他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。平时,一个哲学家进行思考,饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子,只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐毕,放下筷子继续思考。

可见:相邻两位不能同时进餐;最多只能有两人同时进餐。

1) 记录型信号量解决哲学家进餐问题
2) 筷子是临界资源,在一段时间内只允许一个哲学家使用。为实现对筷子的互斥使用,用一个信号量表示一只筷子,五个信号量构成信号量数组。
3) Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore;
4) 所有信号量均被初始化为1。

第i 位哲学家的活动可描述为:
repeat
wait(chopstick[ i ]);
wait(chopstick[ ( i +1) mod 5] );

eat;

signal(chopstick[ i ]);
signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );

think;
until false;

当哲学家饥饿时,总是先拿左边的筷子,再拿右边的筷子。
当哲学家进餐毕,先放下左边的筷子,再放下右边的筷子。

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