多生产者——多消费者问题

问题背景

假设有四个人:父亲、母亲、女儿、儿子,和一个空盘子,里面最多放一个水果。
父亲每次向盘子中放一个苹果,女儿只会吃苹果。
母亲每次向盘子中放一个橘子,儿子只会吃橘子。

这个问题可以被抽象为放水果事件和拿水果事件,用信号量 plate 来表示,当 plate = 1 时,表示盘子可以放一个水果;plate = 0 表示盘子不能放水果。信号量 appleorange 表示盘子中苹果和橘子的数量。

同步与互斥关系

该问题中,有 3 对同步关系:
(1)向盘子中放入水果。需要先拿走盘子中的水果,才能放入。
(2)拿走盘子中的苹果。需要先放入苹果,才能拿走。
(3)拿走盘子中的橘子。需要先放入橘子,才能拿走。

同步:在前事件发生后进行 V 操作,后事件发生前进行 P 操作。

有 1 对互斥关系:
四个人不管是拿水果还是同一时间必须只能有 1 人进行操作。对盘子的互斥访问,用互斥信号量 mutex 实现。

互斥:在访问临界区之前进行 P 操作,访问之后进行 V 操作。

在这里插入图片描述
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特殊的是,该问题中缓冲区大小为 1,因此可以不需要互斥信号量 mutex ;而如果缓冲区大小大于 1,就必须要互斥信号量 mutex

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