第二章 （四）经典同步问题

1.生产者-消费者问题

有多个生产者和消费者对n个缓冲区的使用。

生产者

produce an item in nexp; 

wait(empty);     //减少空

wait(mutex);

buffer(in):=nexp; 

in:=(in+1) mod n;

signal(mutex);

signal(full);

消费者

wait(full);   //用于先放后取

wait(mutex);   //消费者取

nextc:=buffer(out); 

out:=(out+1) mod n;   

signal(mutex); //消费者取

signal(empty);   //消费则取完后还原空

full是满信号量，用于先放后取。 empty是空信号量，表示空的数量。生产者放入的时候先wait(empty)检测是否有空， 放完后signal(full)满信号量加1 表示放入了一个    消费者 取的时候就先wait(full)看看缓冲区内是否有物品      取完后执行signal(empty)，还原空。

mutex是互斥信号量 保证多个生产者不能同时对一个缓冲区同时放入，也不能同时多个消费者对同一个缓冲区同时取出。

2.哲学家进餐问题

五个哲学家共用一张圆桌， 分别坐在周围的五张椅子上，在 桌子上有五只碗和五只筷子，他 们的生活方式是交替地进行思考 和进餐。平时，一个哲学家进行 思考，饥饿时便试图取用其左右 最靠近他的筷子，只有在他拿到 两只筷子时才能进餐。进餐毕， 放下筷子继续思考

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。

第i位哲学家的活动描述为：

repeat

wait(chopstick[ i ]);

wait(chopstick[ ( i +1) mod 5];

eat; 

signal(chopstick[ i ]); 

signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );

think; 

until  false;

就餐死锁问题

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。

解决方法： 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 一刀切： 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。

在哲学家进餐问题中，要求每个哲学家先获得两个临界 资源(筷子)后方能进餐。

Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore:=(1, 1, 1, 1, 1); Process i repeat think; Swait(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); eat; Ssignal(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] ); until  false;

规定奇数号哲学家先拿他左边的 筷子，然后再去拿右边的筷子；偶数 号哲学家则相反。保证总会有一个哲 学家能同时获得两只筷子而进餐 

3.读者写者问题

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。 

同步关系：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。

readcount 表示正在读的进程数目，防止多个读者对readcount操作出问题，设互斥信号量初值为1

semaphore rmutex=1,wmute=1;

int readcount=0;

void reader()

{

do{

wait(rmutex);

if(readcount==0)

wait(wmutex);

readcount++;

signal(rmutex);

.....

wait(rmutex);

readcount--;

if(readcount==0)

signal(wmutex);

signal(rmutex);

}while(1)

}

void writer()

{do{

wait(wmutex);

write

signal(wmuex);

}while(1)