操作系统进程同步例题（四）生产者-消费者问题

题目： 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）

要求：

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。

试用P、V操作实现上述进程

PV操作题目分析步骤：

关系分析。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。

整理思路。根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序。

设置信号量。并根据题目条件确定信号量初值。（互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少）

1、分析

首先有生产者和消费者两个进程，往缓冲区放入/取走产品需要互斥，两个进程互斥访问缓冲区，为互斥关系，信号量需要设置互斥信号量mutex = 1，互斥访问缓冲区；

然后生产者每次要消耗（P）一个空闲缓冲区，并生产（V）一个产品。消费者每次要消耗（P）一个产品，并释放一个空闲缓冲区（V）为两对同步关系，生产者生产–>消费者消费，消费者消费–>生产者生产，设置两个同步信号量full = 0，empty = n。分别表示产品数量和空闲缓冲区数量。

2、伪代码
semaphore full = 0; //同步信号量，产品数量
semaphore empty = n; //同步信号量，空闲缓冲区数量
semaphore mutex = 1; //互斥信号量，互斥访问缓冲区//生产者进程
Product() {while(1) {product(); //生产一个产品P(empty); //申请消耗一个空闲缓冲区P(mutex); //申请访问互斥缓冲区put(); //将产品放入缓冲区V(mutex); //释放缓冲区V(full); //增加一个产品}
}//消费者进程
Comusmer() {while(1) {P(full); //申请消耗一个产品P(mutex); //申请访问互斥缓冲区get(); //从缓冲区取一个产品V(mutex); //释放缓冲区V(empty); //增加一个空闲缓冲区use(); //适用}
}
注：

实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后。

实现互斥是在同一进程中进行一对PV操作。

实现两进程的同步关系，是在其中一个进程中执行P，另一进程中执行V，同步关系前“V”后“P”。

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