生产者-消费者问题【操作系统学习笔记】

22.生产者-消费者问题

🍅问题分析

• 系统中有一组生产者进程和一组消费者进程，消费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。（注：这里的“产品”理解为某种数据）

• 生产者，消费者共享一个初始为空，大小为 n 的缓冲区

• 只有缓冲区没满时，生产者才能把产品放入缓冲区，否则必须等待

• 只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出产品，否则必须等待

• 缓冲区是临界资源，各进程必须互斥地访问（防止前一个数据被后一个数据覆盖）

• 考试中便是利用 信号量机制（P，V操作）实现生产者，消费者进程的这些功能

  信号量机制可实现互斥，同步，对一类系统资源的申请和释放

🍅PV 操作题目的解题思路：

1. 关系分析。找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步，互斥关系
2. 整理思路。根据各进程的操作流程确定 P，V 操作的大致顺序
   • 生产者每次要消耗（P）一个空闲缓冲区，并每次生产（V）一个产品
   • 消费者每次要消耗（P）一个产品，并释放一个空闲缓冲区（V）
   • 往缓冲区 放入/取走 产品需要互斥
3. 设置信号量。设置需要的信号量，并根据题目条件确定信号量初值。（互斥信号量初值一般为 1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少）
   • **实现互斥操作的P操作一定要在实现同步的P操作之后！**否则会出现 死锁
   • 而 V 操作不会导致进程堵塞，因此两个 V 操作顺序可以交换

用信号量 实现互斥 是在同一进程中进行 一对 PV 操作

实现两进程的同步关系，是在其中一个进程中执行 P，另一个进程中执行 V

🍅总结

• 生产者消费者问题是一个互斥，同步的综合问题
• 对于初学者来说，最难的是发现题目中隐含的两队同步关系
• 有时候是消费者需要等待生产者生产，有时候是生产者要等待消费者消费，这是两个不同的“一前一后问题”，因此也需要设置两个同步信号量