用信号量进程同步与互斥
2019-05-05 22:19 陆许 阅读(337) 评论(0) 编辑 收藏 举报1.理解生产者和消费者问题
没有引入信号量时的生产者和消费者进程，什么情况下会出现结果不唯一？什么情况下会出现永远等待？
当生产者和消费者两个进程并发执行时，会造成结果不唯一。例如此时缓冲区有n个产品，当生产者生产一个产品放入缓冲区时，此时产品数加1，同时，消费者从缓冲区取走一个产品数，产品数减1，但是两者的加或减1取决于两者的进行速度，所以缓冲区的产品数可能是n+1或者n-1，但其实正确产品数仍为n。
当生产者和消费者两个进程交替执行时会造成永远等待。假如此时消费者认为产品数为0，那么程序调度会暂停消费者而让生产者去生产产品，生产产品则产品加1，但是由于刚才产品数为0，所以生产者会以为消费者还在睡眠，于是调用程序唤醒消费者，但其实消费者并还没有去睡眠，接收不到唤醒信号，当消费者下次运行的时候接收到的产品数仍然为0，于是去睡眠。这就产生了生产者等待消费者取走产品，消费者等待生产者生产产品，这种相互等待的过程永远不会结束，造成永久等待。
用信号解决生产者和消费者的同步与互斥，要求能自己写出来。
item B[k];
semaphore empty,full,mutex;
empty=k;full=0;mutex=1;
int in=0;
int out=0;
cobegin
process produce(){
while(true){
produce();
P(empty);
P(mutex);
append to B[in];
in=(in+1)%k;
V(mutex);
V(full);
}
}
prpcess cunsumer(){
while(true){
P(full);
P(mutex);
take out B[out];
out=(out+1)%k;
V(mutex);
V(empty);
consumer();
}
}
coend
2.哲学家吃面问题
semaphore fork[5];
for(int i=0;i<5;i++)
fork[i]=1;
cobegin
process pi(){
while(true){
think();
P(fork[i]);
P(fork[(i+1)%5]);
eat();
V(fork[i]);
V(fork[(i+1)%5]);
}
}
coend
3.读写文件问题
4.理发师问题
5.在一间酒吧里有三个音乐爱好者队列，第一队的音乐爱好者只有随身听，第二队只有音乐磁带，第三队只有电池。而要听音乐就必须随身听、音乐磁带和电池这三种物品俱全。酒吧老板一次出售这三种物品中的任意两种。当一名音乐爱好者得到这三种物品并听完一首乐曲后，酒吧老板才能再一次出售这三种物品中的任意两种。于是第二名音乐爱好者得到这三种物品，并开始听乐曲。全部买卖就这样进行下去。试用P，v操作正确解决这一买卖。
semaphore S,S1,S2,S3;
S=1;S1=S2=S3=0;
process 酒吧老板
begin
repeat
P（S）;
售卖两样物品;
if 售卖音乐磁带和电池 then V（S1）;
else if 售卖随声听和电池 then V（S2）;
else V（S3）;
until false
end
process 第一队
begin
repeat
P（S1）;
购买音乐磁带和电池;
装备部件;
听歌一曲;
V（S）;
until false
end
process 第二队
begin
repeat
P（S2）;
购买随声听和电池;
装备部件;
听歌一曲;
V（S）;
until false
end
process 第三队
begin
repeat
P（S3）;
购买随身听和音乐磁带;
装备部件;
听歌一曲;
V（S）;
until false
end
6.某银行有人民币储蓄业务，由n个储蓄员负责。每个顾客进入银行后先取一个号，并且等着叫号。当一个储蓄人员空闲下来，就叫下一个号。请用P，V操作正确编写储蓄人员和顾客进程的程序。
semaphore customers,clerk,mutex;
customers=0;clerk=0;mutex=1;
cobegin
process clerk(){
while(true){
P(custmers);
P(mutex);
if(custmers==0)
constmers--;
V(clerk);
V(mutex);
servertime();
}
}
process customers(){
while(true){
P(mutex):
line();
V(mutex);
}
}
coend
7.下面是两个并发执行的进程。它们能正确运行吗？若不能请举例说明，并改正之。（5分）
parbegin
var X：integer;
process P1 process P2
var y，z：integer： var t,u：integer；
begin begin
x:=1； x:=0：
y:=0： t=0；
if x≥l then y:=y十1； if x≤l then t:=t+2；
z:=y； u:=t；
end； end；
parend.
因为两个进程是并发执行的，有可能出现交叉现象。假如当P1执行过程中，临界区被打断，执行P2顺利执行完成后，P1会接收到x=0的信号，而使if后面的语句无法执行；反之，P2的临界区被打断时，也只能接收到顺利执行完的P1的信号x=1，从而造成P2出错。
parbegin
var X：integer；
bool inside[2];
inside[0]=false;inside[1]=false;
enmu{0,1} turn;
process P1 process P2
var y，z：integer； var t,u：integer；
begin begin
inside[0]=true; inside[1]=true;
true=1; true=0;
while(inside[1]&&turn==1); while(inside[0]&&turn==0);
x:=1； x:=0：
y:=0； t=0；
if x≥l then y:=y十1； if x≤l then t:=t+2；
z:=y； u:=t；
inside[0]=false; inside[1]=false;
end； end；
parend.
8.在一个盒子里，混装了相等数量的黑棋子和白棋子，现要用自动分拣系统把黑棋子和白棋子分开，该系统由两个并发执行的进程P1和P2组成，其中进程P1专门拣黑子，进程P2专门拣白子。规定两个进程轮流拣子且每个进程每次只拣一个子。当一个进程在拣子时不允许另一个进程去拣子，并设P1先拣。请用P，V操作管理这两个并发进程，使其能正确实现上述功能。
parbegin
bool inside[2];
inside[0]=false;inside[1]=false;
enmu{0,1} turn;
process P1 process P2
begin begin
inside[0]=true; inside[1]=true;
true=1; true=0;
while(inside[1]&&turn==1); while(inside[0]&&turn==0);
拣黑子； 拣白子；
inside[0]=false; inside[1]=false;
end； end；
parend.
