一、生产者消费者模型

利用信号量解决生产者、消费者问题

• 生产者和消费者之间的联系

  • 互斥
    • 共享缓冲区（缓冲区作为一种临界资源）
  • 同步
    • 相互等待（有产品才能消费、有消费才能不断生产）

利用信号量解决生产者、消费者问题

• 定义哪些信号量？

• 如何对信号量进行初始化？

利用记录型信号量

假定在生产者和消费者之间的公用缓冲池中，具有n个缓冲区，这时可利用互斥信号量Mutex实现诸进程对缓冲池的互斥使用；利用信号量Empty和Full分别表示缓冲池中空缓冲区和满缓冲区的数量。又假定这些生产者和消费者相互等效，只要缓冲池未满，生产者便可将消息送入缓冲池；只要缓冲池未空，消费者便可从缓冲池中取走一个消息。对生产者—消费者问题可描述如下：

定义信号量

Semaphore Mutex=1; // 定义互斥信号量（临界资源信号量）
Semaphore Full=0,Empty=n; // 定义同步信号量

Product_Item Buffer[n]; // 定义产品缓冲区
int in=0; // 定义生产者初始指针
int out=0; //定义消费者初始指针

生产者进程

producer:
while(1)
{
    ...; // 生产者生产产品Pro_Item
    P(Empty);
    P(Mutex);  // 可以直接P(Empty,Mutex)
    Buffer[in]=Pro_Item;
    in=(in++)%n;
    V(Mutex);
    V(Full);  // 可以直接V(Mutex,Full)
}

消费者进程

Consumer:
while(1)
{
    P(Full);
    P(Mutex);  // 可以直接P(Full,Mutex)
    Item=Buffer[out];
    out=(out++)%n;
    V(Mutex);
    V(Empty);  // 可以直接V(Mutex,EMpty)
    ...; // 消费者消费过程
}

二、注意事项

• 每个程序中用于实现互斥的信号量Mutex的P操作和V操作必须成对地出现

• 对资源信号量Empty和Full的P操作和V操作同样需要成对出现，但它们分别处于不同的程序中

• 在每个程序中的多个P操作顺序不能颠倒。应先执行对资源信号量的P操作，然后再执行对互斥信号量的P操作，否则可能引起进程死锁。（可以直接使用AND信号量，即注释内容）

三、小剧场