一、生产者 -- 消费者问题(互斥、同步)
问题:
- 多个生产者和消费者对n个缓冲区(仓库容量)的使用。 要实现交叉有序。
- 若不考虑互斥、同步问题会导致计数错误。
互斥: 生产者与生产者之间互斥使用缓冲区 、 消费者与消费者之间互斥使用缓冲区 (互斥信号量mutex)
交叉有序:生产者与消费者间交叉有序 (分别针对生产者、消费者设置不同信号量,empty表示缓冲区中空缓冲区数量(剩余仓库容量))、full表示满缓冲区的数量(产品的数量)。 在empty、full 在值等于0上是控制顺序的关键。
1. 信号量 Var mutex,empty,full: semaphore: = 1,n,0;
2.AND信号量的方式
二、哲学家就餐问题(互斥)
1)记录型信号量解决哲学家进餐问题
筷子是临界资源,在一段时间内只允许一个哲学家使用。为实现对筷子的互斥使用,用一个信号量表示一只筷子,五个信号量构成信号量数组。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore; 所有信号量均被初始化为1。
但假如五位哲学家同时饥饿而各自拿起左边的筷子时,就会使五个信号量chopstick均为0,当他们再试图去拿右边的筷子时,都将因无筷子可拿而无限等待。(死锁)
解决方法:(1)数量控制 至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子,最终能保证至少有一位哲学家能够进餐,并在用毕后释放出他用过的两只筷子,从而使更多的哲学家能够进餐。---限制并发执行的进程数
(2)允许最多4个人同时拿筷子(进餐)
2)AND型信号量
仅当哲学家的左右两只筷子均可用时,才允许他拿起筷子进餐。---采用AND信号量。
三. 读者——写者问题(互斥、同步)
题目:一个数据文件被多个进程共享。Reader进程只要求读文件,Writer进程要求写入内容。
合理的同步关系是:多个读进程可同时读; Writer进程与任何其他进程(包括Reader进程或其他Writer进程)不允许同时访问文 件。
1)解决思路:
- 写者操作要和其他的都互斥,所以必要判断互斥信号量,没有变化
只有第一个读进程进行互斥判断;只要有一个“读进程”在读就不释放,“写进程”就不能写。(一种读者优先的方式)
2)利用信号量集机制解决读者——写者问题
引入信号量L控制读者的数目,初值为RN。
•互斥信号量mx,初值为1。
•利用信号量集的一种特殊情况——开关。
读者:判断L,判断是否有写者; 写者:判断是否有读者;