生产者消费者问题、读者写者问题,理发师问题

偏执的太偏执、 2023-06-23 14:28 2阅读 0赞

#### 定义： ####

生产者消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了共享固定大小缓冲区的两个线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。

信号量解决方法：

item B[k];//K个缓冲区
    	semaphore empty=k,full=0,metux=1;//空的和满的缓冲区的个数,以及互斥信号量
    	int in=0,out=0;//指针
    	cobegin
    		process producer_i(){ //生产者进程
    			while(1){ 
    				produec();//生产产品
    				P(empty);//对空信号量进行操作
    				P(mutex);
    				append to B[in];
    				in=(in+1)%k;//向缓冲区中放置一个
    				V(mutex);
    				V(full);//对满信号量操作
    			}
    		}
    	coend
    	cobegin
    		process consumer_i(){ //消费者进程
    			while(1){ 
    				P(full);//对满信号量操作
    				P(mutex);
    				take from B[out];
    				out=(out+1)%k;//从缓冲区中取走一个
    				V(mutex);
    				V(empty);//对空信号量操作
    				consume();
    			}
    		}

##### 读者写者问题 #####

“读者—写者”问题—记录型信号量  
一个数据文件或记录可被多个进程共享。

只要求读文件的进程称为“Reader进程”，其它进程则称为“Writer进程”。  
允许多个进程同时读一个共享对象，但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或Writer进程同时访问共享对象  
“读者—写者问题”是保证一个Writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。

对于一个文件，同一时间允许多个读者读，只允许一个写者写。

int count=0;//在读的个数
    semaphore mutex=1,writeblock=1;//二元信号量，和读者锁
    cobegin
    	process reader_i(){ 
    		P(mutex);
    		count++;
    		if(count==1) P(writeblock);
    		V(mutex);
    		{ 读文件}
    		P(mutex);
    		count--;
    		if(count==0)V(writeblock);
    		V(mutex);
    	}
    cend
    
    cobegin
    	process writer_i(){ 
    		P(writeblock);
    		{ 写操作}
    		V(writeblock);
    	}
    coend

### 理发师睡眠问题： ###

1、没有顾客，理发师睡觉  
2、某位顾客到来，顾客必须叫醒理发师  
3、如果顾客到来后，理发师在理发，如果有空椅子，等待，没有的话，离开。

int waiting=0,chair=n;//等待的顾客数
    semaphore customers=0,babres=0,mutex=1;
    cobegin
    	proecss baber(){ 
    		while(1){ 
    			P(customers);
    			P(mutex);
    			waiting--;
    			V(babres);//理发师喊来顾客理发
    			V(mutex);
    		}
    	}
    coend
    cobegin 
    	process customer(){ 
    		P(mutex);
    		if(waiting<chairs){ 
    			waiting++;
    			V(customers);
    			V(mutex);
    			P(barbres);
    			get_haircut();
    		}else V(mutex);
    	}