【操作系统总结】经典的进程同步问题-生产者消费者问题

生产者消费者问题

问题描述是：有一群生产者进程在生产产品，此产品提供给消费者去消费。为使生产者和消费者进程能并发执行，在它们之间设置一个具有n个缓冲池，生产者进程可将它所生产的产品放入一个缓冲池中，消费者进程可从一个缓冲区取得一个产品消费。

利用记录型信号量

semaphore mutex=1,empty=n,full=0;
item buffer
;   //缓冲区
int in=out=0;   //输入、输出指针
void producer()

{

while(1)
{
…
生产一个产品nextp;
…
wait(empty);  //首先对empty--判断他是否小于0，小于0就自我阻塞
wait(mutex);  //拿到锁，否则就自我阻塞

buffer[in]= nextp; //往Buffer [in]放产品
in = (in+1) % n;
signal(mutex);  //释放锁
signal(full);   //对full++判断是否<=0，如果是就唤醒进程
}
}

void consumer()
{
while(1)
{   ……
wait(full); //首先对full--判断他是否小于0，小于0就自我阻塞
wait(mutex); //拿到锁，否则就自我阻塞
nextc = buffer[out]; //从Buffer [out]取产品
out = (out +1) mod n;
signal(mutex); //释放锁
signal(empty); //对empty++判断是否<=0，如果是就唤醒进程
消费nextc产品;
}
}

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

利用AND型信号量

semaphore mutex=1,empty=n,full=0;
item buffer
;   //缓冲区
int in=out=0;   //输入、输出指针
void producer()

{

while(1)

{

…
生产一个产品nextp;
…
swait(empty, mutex);//当empty和mutex都大于0，否则自我阻塞
buffer[in]= nextp; //往Buffer [in]放产品
in = (in+1) mod n;
ssignal(mutex, full);//把锁设回来，然后full+1
}

}

void consumer()

{

while(1)

{

……

swait(full, mutex);当full和mutex都大于0，否则自我阻塞
nextc = buffer[out];  //从Buffer [out]取产品
out = (out +1) mod n;
signal(mutex, empty);把锁设回来，然后empty+1
消费nextc产品;
}
}

利用管程

//建立一个管程结构
Monitor produceconsumer {
item buffer
;//缓冲区
int in, out;
condition notfull, notempty;
int count;
public:
void put(item x) {
if(cout >= N) cwait(notfull);//如果里面的量已经等于N，就让这个进程阻塞
buffer[in]  = x;//否则就放东西
in = (in + 1) % N;
count++;
csignal(notempty);//如果不为空就唤醒消费者进程
}

void get(item x) {
if(count <= 0) cwait(notempty);//如果是空，就让这个进程阻塞
x = buffer[out];
out = (out + 1) % N;
count--;
csignal(notfull);//不满的话就唤醒生产者进程
}

{
in = 0;
out = 0;
count = 0;
}
}PC;

void producer() {
item x;
while(1) {
在缓冲区放东西
PC.put(x);
}
}

voif consumer() {
item x;
while(1) {
PC.get(x);
从缓冲区取东西
}
}

void main() {
cobegin;
proceducer();
consumer();
conend;
}