一，前言

生产者-消费者问题是非常经典的进程同步问题。
我今天遇到了几个关于这个知识点的问题，所以把这个问题分析一下：

在生产者－消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果会有何影响?
在生产者－消费者问题中，如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置；或者是将signal(mutex)与signal(full)互换位置结果会如何
给出记录型信号量机制中Wait（S）和Signal（S）操作的描述

二，问题详解

2.1，知识点

生产者-消费者问题是相互合作进程的一种抽象关系，举几个例子：
1.输入时：输入进程是生产者，计算进程的消费者。
2.输出时: 计算进程是生产者，打印进程是消费者。

注意一下：
1.互斥锁的概念和原理
2.缓冲区的作用
3.线程间的同步

2.2，分析伪代码

2.2.1 总代码

分析前需要理解的概念和原理：

procuder()：生产者
consumer()：消费者
empty = n：代表有n个缓冲区
mutex互斥信号量
empty：代表缓冲池里的空缓存区数量
full：代表缓冲池里的满缓存区数量
wait()和signal(）的详解在下方:

先看一下全部的伪代码，如下：

int in = 0, out = 0;
item buffer[n];
semaphore mutex = 1, empty = n, full = 0;
void procuder() {do {procuder an item nextp;...wait(empty);wait(mutex);buffer[in] = nextp;in = (in+1) % n;signal(mutex);signal(full);} while (true);
}void consumer() {do {wait(full);//判断是否有满缓冲区，满缓冲区-1wait(mutex);nextc = buffer[out];out = (out+1) % n;signal(mutex);siganl(empty);//空缓冲区+1consumer the item in nextc;....} while (true);
}void main() {cobeginproducer(); consumer();coend
}

2.2.2 生产者

代码如下：

void procuder() {do {procuder an item nextp;...wait(empty);wait(mutex);buffer[in] = nextp;in = (in+1) % n;signal(mutex);signal(full);} while (true);
}

我们想象一下，有一个缓存池，里面有n个缓冲区。
程序先调用生产者，现在执行wait(empty)，表示空缓冲区数量-１。（如果大于0的情况）。
接下来执行wait(mutex)，表示数据缓冲区互斥访问，加锁。
下面俩行为具体的生产内容，不用管。

buffer[in] = nextp;
n = (in+1) % n;

执行signal(mutex)，打开数据缓冲区互斥访问锁，允许消费者访问。
执行signal(full)，满缓冲区数量加+1

2.2.3 消费者

代码如下

void consumer() {do {wait(full);wait(mutex);nextc = buffer[out];out = (out+1) % n;signal(mutex);siganl(empty);consumer the item in nextc;....} while (true);
}

执行完毕生产者之后执行消费者。
先执行wait(full)，这里的full是生产者执行完之后，记录的满缓存区数量，我们需要先确定有满缓冲区，然后将他-1，否则进入等待状态。
执行wait(mutex)，这里的互斥锁的作用就体现出来了，如果生产者执行完毕生产过程后，开锁，消费者才可以执行这部，否则处于等待状态。如果目前没有上锁的话，执行下面的步骤，mutex加锁，防止生产者运行。
执行消费过程，这里先不用管：

nextc = buffer[out];
out = (out+1) % n;

执行完消费过程，后执行signal(mutex)开锁，此时生产者可以开始生产过程。
最后执行siganl(empty)空缓冲区数量+1，因为消费了应该满缓存区，前面满缓存区数量也-1了。

2.2.4 联合思考

因为缓冲区不允许多个进程运行，所以设置互斥锁。
看一下互斥锁，互斥锁mutex初始值为1。执行上锁过程之后-1，变为0，成为上锁状态，此时消费者进入等待状态。

2.3，问题解决

2.3.1 问题1解决

在生产者－消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果会有何影响?
我们可以想一下，如果没有signal(full)满缓存区数量+1的话，在生产者执行完毕后，full依然为0，执行消费者的时候，因为full为0，判断为现在缓冲池没有满缓存区，而进入等待状态。
如果缺少signal(empty)，空缓冲区+1的话，因为empty初始值为n，执行n次生产者之后empty为0，之后会让生产者一直处于等待状态。

2.3.2 问题2解决

在生产者－消费者问题中，如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置；或者是将signal(mutex)与signal(full)互换位置结果会如何
如果full处于缓存池全满的情况下，继续执行生产者的话，锁开着，加速执行之后，signal(full)会继续加一，超出了缓存池的大小，造成死锁。

2.3.3 问题3解决

生产者-消费者问题详细分析【操作系统原理】相关推荐

java消费者模式_基于Java 生产者消费者模式(详细分析)
生产者消费者模式是多线程中最为常见的模式:生产者线程(一个或多个)生成面包放进篮子里(集合或数组),同时,消费者线程(一个或多个)从篮子里(集合或数组)取出面包消耗.虽然它们任务不同,但处理的资源是相 ...
java生产线消费者,基于Java 生产者消费者模式(详细分析)
生产者消费者模式是多线程中最为常见的模式:生产者线程(一个或多个)生成面包放进篮子里(集合或数组),同时,消费者线程(一个或多个)从篮子里(集合或数组)取出面包消耗.虽然它们任务不同,但处理的资源是相 ...
生产者消费者模式详细解读
在并发编程中使用生产者和消费者模式能够解决绝大多数并发问题.该模式通过平衡生产线程和消费线程的工作能力来提高程序的整体处理数据的速度. 为什么要使用生产者和消费者模式在线程世界里,生产者就是生产数据 ...
java生产者消费者问题代码分析
作者要的是一个生产者生成,接着必须有一个消费者消费,那这不是需要单线程吗?或者使用1个大小的阻塞队列.所以只谈论问题本身,不谈论好不好. 具体代码: Java代码 import java.util ...
《操作系统》-生产者消费者问题
什么是生产者消费者问题? 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进程并使用,那么他们之间具有这样一层关系生产者.消费者共享一个 ...
《Windows操作系统原理》好书推荐
链接:https://pan.xunlei.com/s/VN0y2P9HcBH2Y2x8TNH4uyZ_A1 提取码:w7fg 复制这段内容后打开手机迅雷App,查看更方便 <Windows操作 ...
生产者消费者操作系统实验报告用C语言来实现
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h& ...
计算机操作系统的工作原理英文,计算机操作系统原理分析
<计算机操作系统原理分析>是2014年清华大学出版社出版的图书,作者是丁善镜[1] . 书名计算机操作系统原理分析作者丁善镜 ISBN 9787302284710定 ...
操作系统课设生产者消费者问题
课程设计课程设计名称:操作系统原理课程设计专业班级 : 计科F 1803 学生姓名 : 学号 : 指导教师 : 课程设计时间:2020.6.1-2020.6.12 计算机科学 ...

生产者-消费者问题详细分析【操作系统原理】

文章目录