生产者–消费者问题

分析

P1~Pl 向BUFF存信息，C1~Cm 从BUFF取信息。
不能对同一个信息既存又取，因此P进程和C进程互斥（mutex）
BUFF中有空位，P进程才能存信息（empty）
BUFF中有信息，C进程才能取信息（full）

实现

int in = 0, out = 0; // 在BUFF中要操作（存消息，取消息）的位置
item buff[n]; // 创建BUFF
semaphore mutex= 1, empty = n, full = 0;
void producer(){do{产生一个消息并放到nextp里wait(empty); // 先检验是否为空wait(mutex); // 后检验是否互斥。顺序颠倒，在满的情况下，// 会导致mutex无法释放，导致死锁buff[in] = nextp;in = (in+1)%n; // 让in指向下一个位置signal(mutex); // 释放互斥信号signal(full); // 放进去信息了，full+1}while(True)
}void consumer(){do{wait(full);wait(mutex);nextc = buff[out];out = (out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);消费nextc中的产品}while(True)
}void main(){cobeginproducer();consumer();coend
}

注意：

每个进程中 wait（mutex）和 signal（mutex）成对存在
整个程序中 wait（empty/full）和 signal（empty/full）成对存在
wait（）顺序不能颠倒，先资源再互斥，避免死锁

哲学家进餐问题

方法一：最多4人同时拿左筷子，最终保证一人能进餐

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1} // 5根筷子
semaphore r = 4 // 最多4个人同时拿左筷子
void ohilosopher(int i)
{while(true){think();wait(r);// 看看有几个人拿了左筷子wait(chopsticks[i]); // 拿左筷子wait(chopsticks[(i+1)mod 5]; // 拿有筷子eat(); // 吃signal(chopsticks[(i+1)) mod 5]; //给出筷子signal(chopsticks[i]);// 给出筷子signal(r); // 1个吃完了，又允许1个人拿左筷子了think();}
}

方法二：同时给左右筷子

解法1：AND信号量

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1}
void philosopher(int i){while（true）{think();Swait(chopsticks [i] ; chopstick[i+1] mod 5); // 用AND信号量同时给左右筷子eat(); // 吃Ssignal(chopstick[(i+1) mod 5];chopstick[i]) // 吃完释放一双筷子think();}
}

解法2：信号量保护机制

semaphore mutex = 1
semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1}
void philosopher(int i){while(true){think();wait(mutex);wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1) mod 5]);signal(mutex);eat();signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1) mod 5]);think();}
}

方法三：让奇数先左后右，让偶数先右后左

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1]
void philosopher(int i){while(true){if(i mod 2 == 0){wait(chopstick[(i+1) mod 5);wait(chopstick[i]);eat();signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1) mod 5]);}else{wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1) mod 5);eat();signal(chopstick[(i+1) mod 5]);signal(chopstick[i]);}}
}

读者–写者问题

分析

写者和写者之间互斥，写者和读者之间互斥
只要有一个读者，写者就不能去写

实现

int Readcount = 0; // 记录有几个读者在读
semaphore rmutex = 1; // 读写互斥
semaphore wmutex = 1；// 读者之间对Readcount访问互斥
void Reader(){do{wait(rmutex);if (Readcount == 0) // 判断是否是第一个读者wait(wmutex);Readcount++;signal(rmutex);read();wait(rmutex);Readcount--;if (Readcount == 0){ // 判断是否是最后一个读者signal(wmutex);signal(wmutex);}while(true)
}void Writer(){while(true){wait(wmutex);写；signal(wmutex);}

本文哲学家进餐问题参考【操作系统】“哲学家进餐”问题

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操作系统（四） | 经典进程的同步问题（生产者--消费者问题、哲学家进餐问题、读者--写者问题）

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生产者–消费者问题

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哲学家进餐问题

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方法二：同时给左右筷子

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