【和尚挑水问题】P\V原语，信号量

1.问题描述
某寺庙，有小和尚、老和尚若干．庙内有一水缸，由小和尚提水入缸，供老和尚饮用。水缸可容纳 10 桶水，每次入水、取水仅为1 桶，不可同时进行。水取自同一井中，水井径窄，每次只能容纳一个水桶取水。设水桶个数为3 个，试用信号量和PV 操作给出老和尚和小和尚的同步算法。
2.问题分析（包括涉及的知识点、制约关系分析、问题的解决思路等）
2.1知识点:
互斥、信号量、P、V原语、同步；
2.2制约关系分析：
水井：小和尚之间互斥；
水缸：小和尚、老和尚之间互斥；
水桶：小和尚、老和尚之间互斥。
2.3信号量设计：
信号量m:
binarysem m=1，代表小和尚从水井提水存在的互斥；
信号量n:
binarysem n=1，代表老和尚从水缸取水、小和尚往水缸倒水；
信号量num：
semaphore num=3，空闲桶的数量；
信号量empty：
semaphore empty=10，代表水缸中还能放几桶水；
信号量full：
semaphore full=0，代表水缸里有几桶水。
2.4问题的解决思路：
大致可以划分成两个进程
2.4.1进程1：小和尚打水倒水
①　若水缸中还能继续入水，则选择空闲的水桶，由于水井径窄，每次只能容纳一个水桶取；所以，当水井无人使用时，从水井里打水。
②　打完水之后，释放水井这个资源，由于水缸每次入水、取水仅为1 桶，且不可同时进行，所以小和尚需要抢占水缸这个资源来倒水，之后释放水缸这个资源，水桶资源也释放，水缸有水。
2.4.2进程2：老和尚喝水
①　若水缸中有水，则选择空闲的水桶，由于水缸每次入水、取水仅为1 桶，且不可同时进行，所以老和尚需要抢占水缸这个资源来取水。
②　老和尚从水缸取完水之后，释放水缸这个资源，水桶资源也释放，empty加1。
3.解决方案（包括所用工具介绍、方案流程图、方案伪代码等）
3.1工具介绍：
jBACI是是一个支持程序并发运行平台。在这个平台上，可以实现操作系统中进程并发、同步等模拟程序的并发执行。jBACI包括了BACI的所有运行程序、C和Pascal编译器、反汇编器、打包工具等核心程序，并可以提供GUI和命令行两种界面来执行程序的并发及其结果的展示，并提供了代码的分部执行功能。
3.2方案流程图：

3.3方案伪代码：
semaphore empty=10,full=0,num=3;
binarysem m=1,n=1;
void young( )
{
while(1)
{
p(empty);
p(num);
p(m);
cout<<“get”<<endl;
v(m);
p(n);
cout<<“put”<<endl;
v(n);
v(num);
v(full);
}
}
void old( )
{
while(1)
{
p(full);
p(num);
p(n);
cout<<“drink”<<endl;
v(n);
v(num);
v(empty);
}
}
void main()
{
cobegin
{
young( );
old( );
}
}
4.实验结果分析（包括结果展示、结果原因刨析等）
4.1结果展示：

4.2结果原因刨析：
经过测试，程序正常运行、结果正确；
通过运用信号量、P、V原语等知识，解决互斥问

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