标签:full 操作系统 生产者 互斥 mutex 缓冲区 empty 消费者
生产者-消费者问题
一.问题描述
系统中有一组生产者进程和消费者进程,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。
其中,缓冲区的容量为n。
上图是生产者-消费者问题的模型图
二.解题思路
根据题意存在互斥与同步关系
互斥
1.生产者与生产者之间存在互斥关系,因为缓冲区属于临界资源,同时有两个生产者占用时会出现重写现象。
2.消费者与消费者之间存在互斥关系,因为消费者占用缓冲区时,会直接取出数据,当多个消费者占用时,会出现访问错误。
3.生产者与消费者之间存在互斥关系。
同步
1.当缓冲区没有数据时,生产者先占用缓冲区,生产数据,消费者才能占用缓冲区,取出数据。
2.当缓冲区满的时候,消费者先占用缓冲区,取出数据,生产者才能占用缓冲区,生产数据。
当缓冲区为5时,代码如下:
semaphore mutex=1,empty=5,full=0
//p0生产者
p0( ){
while(1){
生产数据
p(empty); //实现消费者先占用缓冲区,取出数据,生产者才能占用缓冲区,生产数据。
p(mutex); //实现互斥
把数据放进缓冲区
v(mutex);
v(full);
}
}
//p1消费者
p1( ){
while(1){
p(full); //实现生产者先占用缓冲区,生产数据,消费者才能占用缓冲区,取出数据。
p(mutex); //实现互斥
从缓冲区取出一个产品
v(mutex);
v(empty);
使用数据
}
}
mutex=1,p(mutex),v(mutex)实现互斥
当生产者运行代码时,运行过p(mutex)时,mutex为0,如果进程调用到消费者或者其他生产者时,运行到p(mutex)时,由于mutex=0进程会进入阻塞队列,只有运行到之前生产者的v(mutex)时,才能访问其他消费者或者生产者。
前v后p实现同步操作
full=0,p0{ ...v(full); },p1{ p(full);... }由于full=0只有先由p0生产者运行完,full=1后,p1才能运行。
empty=5,代表缓冲区的容量为5,每经历一个p(empty),存入数据,缓冲区减一,为防止缓冲区满的时候,生产者继续存入数据。p0{ p(empty);... },p1{ ...v(empty); },当数据存入5个时,empty=0,p0生产者运行p(empty),将进入阻塞态,只有运行p1的v(empty)后,empty-1,生产者才能继续访问缓冲区存数据。
注:互斥的p操作一定要在实现同步的p操作之后
交换后
semaphore mutex=1,empty=5,full=0
//p0生产者
p0( ){
while(1){
生产数据
p(mutex); //实现互斥
p(empty); //实现消费者先占用缓冲区,取出数据,生产者才能占用缓冲区,生产数据。
把数据放进缓冲区
v(mutex);
v(full);
}
}
//p1消费者
p1( ){
while(1){
p(mutex); //实现互斥
p(full); //实现生产者先占用缓冲区,生产数据,消费者才能占用缓冲区,取出数据。
从缓冲区取出一个产品
v(mutex);
v(empty);
使用数据
}
}
假如empty=0,mutex=1,运行p0,运行p(mutex);p(empty);后mutex=0,同时由于empty=0,p0进程进入阻塞态,调用p1进程,运行 p(mutex);由于mutex=0,所以p1也进入阻塞态造成了“死锁”。
标签:full,操作系统,生产者,互斥,mutex,缓冲区,empty,消费者 来源: https://blog.csdn.net/li__chen/article/details/121238189
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