同步互斥小口诀
- 画图理解题目
- 判断题目类型
- 分析进程数目 填写进程模板
- 补充基本代码(伪代码)
- 补充PV代码
- 检查调整代码
注意事项
- 代码是一步一步写出来的，代码是反复调整写出来的
- 60%是生产者和消费者模型
- 30%是读者和写者的模型
生产者和消费者
例子1
- 妈妈每次放放一个苹果到桌子上，孩子每次从桌子上取一个苹果。取苹果和放苹果不可以同时进行，而且桌子上最多只能放10个苹果，请使用pv代码实现同步互斥
- 箭头 代表生产的含义，数目代表生产的数量
- 特征：1，存在一个容器，具有容量的限制；2，具有生产行为和消费行为，生产行为增加容量，消费行为减少容量
- 分析：生产者：需要考虑容器的容量，考虑的是剩余空间；消费者：需要考虑已占用空间
- 进程的数目：母亲 和 孩子两个进程
- 补充基本代码 取一个苹果 和 放一个苹果
- 补充PV代码 full代表占用空间；empty代表已经占用的空间；p代表减；v代表加
- 使用P(s)和V(s)包住会改变容器容量的代码，也就是临界资源
- 代码
semaphore full = 0; //表示资源
semaphore empty = 10;//表示资源
semaphore s = 1; //表示互斥
孩子(){
while(1){
p(full);//是否有已占用空间，有则减少已占用空间，无则等待
p(s);
取一个苹果;
v(s);
v(empty);//增加剩余空间
}
}
妈妈(){
while (1)
{
p(empty);//是否有剩余空间，有则减少剩余空间，无则等待
p(s);
放一个苹果;
v(s);
v(full);//增加已占用空间
}
}
例子2
- 桌子上有一个盘子，每次只能放入一个水果，妈妈放入橘子，爸爸放入苹果，儿子吃橘子，女儿吃苹果。盘子为空，爸爸妈妈才可以放入水果，当盘子的水果和儿子或者女儿匹配的时候，儿子和女儿才可以拿水果
- 消费者(儿子) 关注橘子；消费者(女儿)关注苹果；生产者(妈妈)关注盘子空间；生产者(爸爸)关注盘子空间
- 四个进程
- mutex 和 plate的效果是等价的，因此，这里不加mutex也是可以的
- 代码
semaphore orange = 0;
semaphore apple = 0;
semaphore plate = 1;
semaphore mutex = 1;
妈妈(){
while(1){
p(plate);
p(mutex);
放橘子;
v(mutex);
v(orange);
}
}
爸爸(){
while (1)
{
p(plate);
p(mutex);
放苹果;
v(mutex);
v(apple);
}
}
儿子(){
while (1)
{
p(orange);
p(mutex);
吃橘子;
v(mutex);
v(plate);
}
}
女儿(){
while (1)
{
p(apple);
p(mutex);
吃苹果;
v(mutex);
v(plate);
}
}
例子3
- AB两个人通过信箱进行辩论，每个人都从自己的信箱取出对方的问题，将答案和新的问题组成一个邮件放入对方的信箱中，假设A的信箱可以装入M个邮件，B的信箱可以装入N个邮件，初始的时候，A信箱有X封邮件，B信箱有y封邮件，辩论者每次只取一封邮件，请使用PV操作实现，并解释信号量初值和含义
- 分析
- 生产者 A 关注 B的邮箱剩余空间
- 生产者 B 关注 A的邮箱剩余空间
- 消费者 A 关注 A的邮箱有多少封信件
- 消费者 B 关注 B的邮箱有多少封信件
semaphore mutex_A = 1;
semaphore mutex_B = 1;
semaphore full_A = x;
semaphore empty_A = M - x;
semaphore full_B = y;
semaphore empty_B = N - y;
A(){
while(1){
p(full_A);
p(mutex_A);
从A的邮箱抽取信件;
v(mutex_A);
v(empty_A);
p(empty_B);
p(mutex_B);
向B的邮箱投递信件;
v(mutex_B);
v(full_B);
}
}
B(){
while (1)
{
p(full_B);
p(mutex_B);
从B的邮箱抽取信件;
v(mutex_B);
v(empty_B);
p(empty_A);
p(mutex_A);
向A的邮箱投递信件;
p(mutex_A);
p(full_A);
}
}
例子4
- 系统中有多个生产者和消费者，共享一个能存放1000件产品的环形缓冲区(初始为空)。当缓冲区没有满的时候，生产者可以放入生产的一个产品，否则等待，当缓冲区域不为空的时候，消费者进程可以取走一件商品，否则等待。要求一个消费者从缓冲区域连续取走10个产品之后，其他消费者才可以取走产品，请使用PV实现该流程并解释信号量的含义
- 生产者 j 剩余空间
- 消费者 i 剩余空间
- 消费者 m 物件数量
- 消费者 n 物件数量
- 代码
semaphore empty = 1000;
semaphore full = 0;
semaphore mutex = 1;
semaphore mutex_2 = 1;
生产者i(){
while(1){
p(empty);
p(mutex);
放一件物品;
v(mutex);
v(full);
}
}
生产者j(){
while(1){
p(empty);
p(mutex);
放一件物品;
v(mutex);
v(full);
}
}
消费者m(){
while (1)
{
p(mutex_2);
for(int i = 0;i < 10;i++){
p(full);
p(mitex);
取一件物品;
v(mutex);
v(empty);
}
v(mutex_2);
}
}
消费者n(){
while (1)
{
p(mutex_2);
for(int i = 0;i < 10;i++){
p(full);
p(mitex);
取一件物品;
v(mutex);
v(empty);
}
v(mutex_2);
}
}