生产者-消费者问题

‍

​​

‍

一、问题背景及分析

• 系统中有一组生产者进程和一组消费者进程，生产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。
• 只有缓冲区没空时，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。（互斥关系）

​​

​​

‍

二、问题实现

​​

‍

理解补充：

• 生产者生产了一个产品，现在要把它放入缓冲区，所以要先 P 一下 empty 看看有没有空闲缓冲区可以装入刚生产的产品；产品的总数量增加，这时候同时要 V 一下释放一个 full 资源。
• 在同一个进程中互斥是保证当前只有一个生产者进程进入临界区，为了防止两个生产者进程同时往缓冲区内同一块地方写入数据。
• 互斥表示这两个进程不能同时对缓冲区进行操作，而同步表示这两个进程是在同一段时间内一个生产一个消费。
• P(empty) 在 P(mutex) 之前是因为要先检测缓冲区是否有人使用（先检测是否有空闲缓冲区），再执行释放资源（占用缓冲区）（进厕所前先看看有没有坑位，不然占用了厕所但得不到坑位，可能导致死锁）。

‍

三、问题思考

​​

‍

（一）能否改变相邻 P 或相邻 V 操作的顺序

P 不能。实现互斥的 P 操作一定要在实现同步的 P 操作之后，否则会导致死锁。

V 可以。V 操作不会导致进程阻塞。

‍

（二）生产者的生产过程和消费者的消费过程能否放入P、V操作之间

逻辑上可以，但会导致临界区代码变长，即导致一个进程对临界区的上锁时间增长，不利于各进程交替使用临界区资源，上锁的范围应尽量小。

‍