信号量-PV操作题

信号量semaphore

表示资源个数的整型量

>0 表示当前资源的个数

<0 其绝对值表示系统中因请求该类资源而造成的阻塞进程个数

PV操作

两条原语（一种特殊的操作不能被系统中断）

P（S）= -1分配一个可用资源

V（S）= +1释放一个资源

生产者消费者问题

共享一个缓冲区，生产者投放/消费者获取

semaphore mutex=1; //控制生产者消费者之一进入缓冲区
semaphore full=0; //缓冲区中满的个数
semaphore empty=n; //缓冲区中空的个数

main(){
    cobegin
        producer();
        consumer();
    coend
}

producer(){
    while(true){
        生产;
        P(empty);
        P(mutex);
        将一个产品放入缓冲区;
        V(mutex);
        V(full);
    }
}

consumer(){
    while(true){
        P(full);
        P(mutex);
        取一个产品出缓冲区;
        V(mutex);
        V(empty);
        消费;
    }
}

生产和消费操作中的P(占用)操作不能交换顺序，否则可能产生死锁

读者写作问题

多个读者可以同时访问数据集，但写进程不能和写进程或者读进程同时访问数据集

int rc=0; //读者数
semaphore mutex=1;
semaphore db=1;

main(){
    cobegin;
        reader();
        writer();
    coend;
}

reader(){
    while(true){
        P(mutex);
        rc+=1;
        if(rc==1)
            P(db);
        V(mutex);
        读数据集;
        P(mutex);
        rc-=1;
        if(rc==0) 
            V(db);
        V(mutex);
    }
}

writer(){
    while(true){
        P(db);
        写数据集;
        V(db);
    }
}

读者进程一旦出现(根据rc判断)则写入进程资源(db)不可用，即最终呈现读者优先

哲学家就餐问题

五个哲学家在一个桌子上，有五根筷子分别在每个人旁边

semaphore stick[5]={1,1,1,1,1};
main(){
    cobegin;
        p(0);
        p(1);
        p(2);
        p(3);
        p(4);
    coend;
}

p(i){
    while(true){
        P(stick[i]);
        P(stick[(i+1)%5]);
        吃饭;
        V(stick[i]);
        V(stick[(i+1)%5]);
    }
}

解决死锁方法

• 限制只能四个人吃饭，必定有人能两根筷子吃上饭
• 奇数先拿左边偶数先拿右边，有个人两边都抢不到

p(i){
    while(true){
    if(i%2!=0){
            P(stick[i]);
            P(stick[(i+1)%5]);
            吃饭;
            V(stick[i]);
            V(stick[(i+1)%5]);
        }else{
            P(stick[i+1]);
            P(stick[(i)%5]);
            吃饭;
            V(stick[i+1]);
            V(stick[(i)%5]); 
        }
    }
}

• 左右都是空闲才吃饭

理发师睡觉问题

一个理发师一个理发椅五个等待椅，若没有顾客理发师睡觉，当有顾客来唤醒理发师，若理发师正在理且有等待椅空闲则坐下等，否则离开

semaphore waiting=6,mutex=1,wchair=5,bchair=1,ready=1,finish=1;

barber(){
    while(true){
        P(ready);
        理发;
        V(finish);
    }
}

customer(){
    while(true){
        P(mutex);
        if(waiting<6){
            waiting+=1;
        }else{
            V(mutex);
            离开;
        }
        P(wchair);
        P(bchair);
        V(wchair);
        V(ready);
        P(finish);
        V(bchair);
        waiting-=1;
        V(mutex);
    }
}