文章目錄

• 生產者--消費者問題
• • 分析
  • 實現
• 哲學家進餐問題
• • 方法一：最多4人同時拿左筷子，最終保證一人能進餐
  • 方法二：同時給左右筷子
  • • 解法1：AND信號量
    • 解法2：信號量保護機制
  • 方法三：讓奇數先左后右，讓偶數先右后左
• 讀者--寫者問題
• • 分析
  • 實現

前些天發現了一個巨牛的人工智能學習網站，通俗易懂，風趣幽默，忍不住分享一下給大家。點擊跳轉到網站。點擊這里

生產者–消費者問題

分析

• P1~Pl 向BUFF存信息，C1~Cm 從BUFF取信息。
• 不能對同一個信息既存又取，因此P進程和C進程互斥（mutex）
• BUFF中有空位，P進程才能存信息（empty）
• BUFF中有信息，C進程才能取信息（full）

實現

int in = 0, out = 0; // 在BUFF中要操作（存消息，取消息）的位置 item buff[n]; // 創建BUFF semaphore mutex= 1, empty = n, full = 0; void producer(){do{產生一個消息并放到nextp里wait(empty); // 先檢驗是否為空wait(mutex); // 后檢驗是否互斥。順序顛倒，在滿的情況下，// 會導致mutex無法釋放，導致死鎖buff[in] = nextp;in = (in+1)%n; // 讓in指向下一個位置signal(mutex); // 釋放互斥信號signal(full); // 放進去信息了，full+1}while(True) }void consumer(){do{wait(full);wait(mutex);nextc = buff[out];out = (out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);消費nextc中的產品}while(True) }void main(){cobeginproducer();consumer();coend }

注意：

• 每個進程中 wait（mutex）和 signal（mutex）成對存在
• 整個程序中 wait（empty/full）和 signal（empty/full）成對存在
• wait（）順序不能顛倒，先資源再互斥，避免死鎖

哲學家進餐問題

方法一：最多4人同時拿左筷子，最終保證一人能進餐

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1} // 5根筷子 semaphore r = 4 // 最多4個人同時拿左筷子 void ohilosopher(int i) {while(true){think();wait(r);// 看看有幾個人拿了左筷子wait(chopsticks[i]); // 拿左筷子wait(chopsticks[(i+1)mod 5]; // 拿有筷子eat(); // 吃signal(chopsticks[(i+1)) mod 5]; //給出筷子signal(chopsticks[i]);// 給出筷子signal(r); // 1個吃完了，又允許1個人拿左筷子了think();} }

方法二：同時給左右筷子

解法1：AND信號量

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1} void philosopher(int i){while（true）{think();Swait(chopsticks [i] ; chopstick[i+1] mod 5); // 用AND信號量同時給左右筷子eat(); // 吃Ssignal(chopstick[(i+1) mod 5];chopstick[i]) // 吃完釋放一雙筷子think();} }

解法2：信號量保護機制

semaphore mutex = 1 semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1} void philosopher(int i){while(true){think();wait(mutex);wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1) mod 5]);signal(mutex);eat();signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1) mod 5]);think();} }

方法三：讓奇數先左后右，讓偶數先右后左

semaphore chopsticks[5] = {1,1,1,1,1] void philosopher(int i){while(true){if(i mod 2 == 0){wait(chopstick[(i+1) mod 5);wait(chopstick[i]);eat();signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1) mod 5]);}else{wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1) mod 5);eat();signal(chopstick[(i+1) mod 5]);signal(chopstick[i]);}} }

讀者–寫者問題

分析

• 寫者和寫者之間互斥，寫者和讀者之間互斥
• 只要有一個讀者，寫者就不能去寫

實現

int Readcount = 0; // 記錄有幾個讀者在讀 semaphore rmutex = 1; // 讀寫互斥 semaphore wmutex = 1；// 讀者之間對Readcount訪問互斥 void Reader(){do{wait(rmutex);if (Readcount == 0) // 判斷是否是第一個讀者wait(wmutex);Readcount++;signal(rmutex);read();wait(rmutex);Readcount--;if (Readcount == 0){ // 判斷是否是最后一個讀者signal(wmutex);signal(wmutex);}while(true) }void Writer(){while(true){wait(wmutex);寫；signal(wmutex);}

本文哲學家進餐問題參考【操作系統】“哲學家進餐”問題

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统（四） | 经典进程的同步问题（生产者--消费者问题、哲学家进餐问题、读者--写者问题）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。