线程同步之生产者-消费者问题

生产者-消费者问题(The Producer-Consumer Problem)是并发处理中最常见的一类同步抽象描述。先考虑但缓冲区的情况：有一个生产者进程P和一个消费者进程C公用一个缓冲区，P生产产品放入缓冲区，C从缓冲区取产品来消费。

同步问题：P进程不能往“满”的缓冲区中放入产品，C进程不能从“空”的缓冲区中取产品。

互斥问题：缓冲区不能同时被P和C使用。

解决方法：设置两个信号量full,empty，full表示缓冲区是否有产品，初值为0，empty表示缓冲区是否为空，初值为1.

1、解决单缓冲区生产者-消费者问题的描述如下：

struct semaphore
{
int value;
pointer_PCB quene;
}
semaphore S;

semaphore empty = 1;

semaphore full = 0;

main()

{

cobegin

producer();

consumer();

coend();

}

生产者-消费者进程描述如下：

void producer() void consumer()

{ {

while(true) while(true)

{ {

生产一个产品； P(fulll);

P（empty）; 从缓冲区去产品；

送产品到缓冲区； V(empty);

V（full）; 消费产品；

} }

2、考虑多个缓冲区的情况：设有若干个生产者进程P1，P2，···，Pn，若干个消费者进程C1，C2，···,Cm，它们通过一个缓冲池(由k个缓冲区组成)联系起来，如图所示

设每个缓冲区存放一个“产品”，生产者进程不断的生产产品，并把它们放入到缓冲池中，消费者进程不断的从缓冲池中取出产品并消费。

同步问题：当缓冲池已经放满了产品时，生产者进程必须等待；当缓冲池已空时，消费者进程必须等待

互斥问题：互斥存在于所有进程之间，所有进程应互斥使用缓冲池这一临界资源

为了了解生产者-消费者问题，需设置若干信号量：full,empty,mutex.其中mutex是互斥信号量，用于对缓冲池这一临界资源的互斥访问；full,empty是同步信号量，分别表示缓冲池满和空的数量。

void main()

{

int full(0),empty(0),mutex(1);

int in = out = 0;

buffer[n];

cobegin

producer();

consumer();

coend

}

void producer()

{

while(true)

{

···

Producer an item in nextp;//生产一件产品

···

P(empty);

P(mutex);

buffer[in] = nextp;//向缓冲区存放一件产品

in = (in +1)%n;

V(mutex);

V(full);

}

void consumer()

{

while(true)

{

P(full);

P(mutex);

nextc = buffer[out];//从缓冲区取走一件产品

out = (out+1)%n;

V(mutex);

V(empty);

consumer the item nextc;//消费一件产品

}

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