多生产者-多消费者问题-第三十一天

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多生产者-多消费者问题

可不可以不使用互斥信号量？ 

当缓冲区的大小为2呢？

结论

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多生产者-多消费者问题

多个不同类别的消费者和生产者，他们生产的和要消费的产品使不一样的

1、分析关系：找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步、互斥关系

互斥关系：对缓冲区（盘子）的访问要互斥地进行

同步关系：

1. 父亲将苹果放入盘子后（前操作），女儿才能取苹果（后操作）
2. 母亲将橘子放入盘子后（前操作），儿子才能取橘子（后操作）
3. 只有盘子为空时（孩子们的前操作），父亲或母亲才能放入水果（父母们的后操作）
4. ”盘子为空“事件可由儿子或女儿触发，事件发生后才允许父亲或母亲放水果

2、整理思路： 根据各进程地操作流程确定P、V操作的大致顺序

 3、设置信号量：设置需要的信号量，并根据题目要求确定信号量初值（互斥信号量一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值为多少）

1、plate信号量：开始时父母进程就可以向盘子中放一个水果，所以plate的初始值可以为1

2、apple与orange信号量：开始时孩子们并未获得父母们给的水果，所以信号量初始值为0

semaphore mutex = 1;  //实现互斥访问盘子（缓冲区）
semaphore apple = 0;  //盘子中有几个苹果
semaphore orange = 0; //盘子中有几个橘子
semaphore plate = 1;  //盘子中还可以放多少个水果

4、代码实现

可不可以不使用互斥信号量？ 

semaphore apple = 0;  //盘子中有几个苹果
semaphore orange = 0; //盘子中有几个橘子
semaphore plate = 1;  //盘子中还可以放多少个水果

1、刚开始，儿子、女儿进程即使上处理机运行也会被阻塞

2、刚开始，如果是父进程先上处理机运行，则：

1. 父亲准备完苹果后，P操作后plate--变为0，可以访问盘子，然后切换至母亲
2. 母亲准备完橘子后，P操作后plate--变为-1，需要阻塞循环等待，然后切换至父亲
3. 父亲将苹果放入盘子后，V操作后apple++变为1，女儿进程被唤醒，并且其它进程即使运行也会被阻塞
4. 女儿进程被唤醒后，P操作后apple--变为0，可以访问盘子，然后执行V操作plate++变为0，然后母亲进程被唤醒（父进程已经完全结束）
5. 母进程被唤醒后，不会再执行P操作，可以直接去访问盘子，然后执行V操作orange++变为1，然后儿子进程被唤醒（母进程已经完全结束）
6. 儿子进程被唤醒后，P操作orange--变为0，可以访问盘子，然后执行V操作plate++变为1（重新变为初始值）

当缓冲区的大小为2呢？

semaphore apple = 0;  //盘子中有几个苹果
semaphore orange = 0; //盘子中有几个橘子
semaphore plate = 2;  //盘子中还可以放多少个水果

1、刚开始，儿子、女儿进程即使上处理机运行也会被阻塞

2、刚开始，如果是父进程先上处理机运行，则：

1. 父亲准备完苹果后，P操作后plate--变为1，可以访问盘子，然后切换至母亲
2. 母亲准备完橘子后，P操作后plate--变为0，可以访问盘子，然后切换至父亲
3. 父亲向盘子中放苹果后，切换至母亲
4. 母亲向盘子中放橘子后，可能覆盖原来父亲进程放入的苹果（数据覆盖）

结论

1、进程由阻塞被唤醒后，不再执行原来导致阻塞的代码段，而是直接执行后序的代码段

2、当缓冲区大小等于1，有可能（不绝对）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：本题中的缓冲区大小为1，再任何时刻，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，并顺利地进入临界区

3、当缓冲区大小1时，必须设置专门的互斥变量mutex，保证不会出现数据覆盖的问题 

4、解决”多生产者-多消费者问题“的关键在于理清复杂的同步关系，在分析同步问题（一前一后问题）的时候不能从单个进程行为的角度来分析，要把”一前一后“发生的事看作是两种”事件“的前后关系，如果从单个进程行为的角度来考虑的话，我们会有以下结论：

~over~