使用信号量的生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个同步问题。存在一个固定大小的缓冲区，生产者产生项目并将它们放入缓冲区。消费者从缓冲区中移除项目并消耗它们。

当消费者从缓冲区中消耗项目时，生产者不应该将项目放入缓冲区，反之亦然。因此，缓冲区一次只能被生产者或消费者访问。

生产者消费者问题可以使用信号量来解决。生产者和消费者进程的代码如下所示：

生产者进程

定义生产者进程的代码如下所示：

do {
   .
   . PRODUCE ITEM
   .
   wait(empty);
   wait(mutex);
   .
   . PUT ITEM IN BUFFER
   .
   signal(mutex);
   signal(full);

} while(1);

在上面的代码中，mutex、empty 和 full 是信号量。这里 mutex 初始化为 1，empty 初始化为 n（缓冲区的最大大小），full 初始化为 0。

mutex 信号量确保互斥。empty 和 full 信号量计算缓冲区中空闲空间和已满空间的数量。

在产生项目后，对 empty 进行 wait 操作。这表示缓冲区中的空闲空间减少了 1。然后对 mutex 进行 wait 操作，以便消费者进程无法干扰。

将项目放入缓冲区后，对 mutex 和 full 进行 signal 操作。前者表示消费者进程现在可以执行操作，后者表示缓冲区已满 1。

消费者进程

定义消费者进程的代码如下所示

do {

   wait(full);
   wait(mutex);
   . .
   . REMOVE ITEM FROM BUFFER
   .
   signal(mutex);
   signal(empty);
   .
   . CONSUME ITEM
   .
} while(1);

对 full 进行 wait 操作。这表示缓冲区中的项目减少了 1。然后对 mutex 进行 wait 操作，以便生产者进程无法干扰。

然后从缓冲区中移除项目。之后，对 mutex 和 empty 进行 signal 操作。前者表示消费者进程现在可以执行操作，后者表示缓冲区中的空闲空间增加了 1。

更新于: 2020年6月24日

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