2.3_7 生产者-消费者问题

2.3_7 生产者-消费者问题

系统中有一组生产者进程和一组消费者进程,生产者进程每次生产一个产品放入缓冲区,消费者进程每次从缓冲区中取出一个产品并使用。(注:这里的“产品”理解为某种数据)

生产者、消费者共享一个初始为空、大小为n的缓冲区。

只有缓冲区没满时,生产者才能把产品放入缓冲区,否则必须等待。

只有缓冲区不空时,消费者才能从中取出产品,否则必须等待。

缓冲区是临界资源,各进程必须互斥地访问。

V full P

P empty V

有产品,即缓冲区没空

消费者消费

生产者生产

缓冲区没满

semapgore mutex = 1; //互斥信号量,实现对缓冲区的互斥访问
semaphore empty = n; //同步信号量,表示空闲缓冲区的数量
semaphore full = 0; //同步信号量,表示产品的数量,也即非空缓冲区的数量

思考：能否改变相邻P、V操作的顺序？

若此时缓冲区内已经放满产品,则empty=0,full=n。

则生产者进程执行①使mutex变为0,再执行②,由于已没有空闲缓冲区,因此生产者被阻塞。

由于生产者阻塞,因此切换回消费者进程。消费者进程执行③,由于mutex为0,即生产者还没释放对临界资源的“锁”,因此消费者也被阻塞。

这就造成了生产者等待消费者释放空闲缓冲区,而消费者又等待生产者释放临界区的情况,生产者和消费者循环等待被对方唤醒,出现“死锁’

同样的,若缓冲区中没有产品,即full=0,empty=n。按③④①的顺序执行就会发生死锁。

因此,实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后。

V操作不会导致进程阻塞,因此两个V操作顺序可以交换。

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知识回顾与重要考点