操作系统 day16（生产者-消费者问题、多生产者-消费者问题、吸烟者问题）

生产者-消费者问题

1. 分析
   

• “前V后P”，这里的P可以看作-1，这里的V可以看作+1 。
• 由于full初值为0，每放进一个临界资源就+1，所以在消费者消费之前，要先看看缓冲区里有没有临界资源，full能不能-1，即先P(full)。在消费者消费之后，就对empty+1，即V(empty)
• 由于empty的初值为n，每放进一个临界资源就-1，所以在生产者生产之前，要先看看缓冲区里有没有空位，empty能不能-1，即先P(empty) 。在生产者生产之后，就对full+1，即V(full)
• 互斥信号量的初值一般为1，同步信号量的初值要看对应资源的初值是多少

2. 代码实现
   

• 实现互斥是在同一进程中进行一对PV操作。实现同步是在一个进程中执行P，另一个进程中执行V。

3. 能否改变相邻的P、V操作顺序
   

• 实现互斥P操作一定要在实现同步的P操作之后，即P(mutex)一定要在另一个P的后面。这是由于P操作会导致阻塞，所以对顺序有要求
• V操作不会导致阻塞，只会唤醒，所以两个V操作的顺序可以交换
• 由于临界区的代码要尽可能短，否则会对系统的效能有一定的影响，所以红框中的代码就不放到PV操作之间了

多生产者-消费者问题

1. 分析
   
2. 代码实现
   
3. 注意点：
   

• 即使不设置专门的互斥变量mutex，也不会出现多个进程同时访问盘子的现象。
• 原因在于：本题中的缓冲区大小为1，在任何时刻，apple、orange、plate三个同步信号量中最多只有一个是1，因此在任何时刻，最多只有一个进程的P操作不会被阻塞，并顺利进入到临界区
• 如果缓冲区的大小为2，就会出现数据覆盖的情况，如下：
  
• 重点：不能从单个进程行为的角度来区分同步关系，这样会生成多个重复的信号量，应该要从“事件”的角度来考虑。
• 即女儿吃完苹果会导致父亲放入苹果，女儿吃完苹果会导致母亲放入橘子，儿子吃完橘子会导致父亲放入苹果，儿子吃完橘子会导致母亲放入橘子，这样会有四对同步关系，但如果我们这样看：吃完水果导致放入水果，那么就只有一对同步关系，只用设置一个同步信号量，如下：
  

吸烟者问题

1. 分析
   
   
2. 实现
   

• 或者可以设置互斥信号量，并设P(plate) = 1，在生产者处进行多次判断P(plate)，也可以实现轮流抽烟的效果，如下：