操作系统（二十三）生产者消费者问题

2.3.6 生产者消费者问题

  生产者消费者问题(The proceducer-consumer problem)是一个经典的进程同步的问题，问题是这样描述的：在操作系统中有一组生产者进程一组消费者进程，生产者每次会生产一件产品并放入缓冲区，消费者每次从缓冲区取出一件产品并使用。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。只有缓冲区不空时，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。  

  从上面这段话中我们可以总结出一个同步问题以及一个互斥问题：生产者只有生产了产品放入缓冲区之后消费者才能使用（同步问题），同时缓冲区只能由一种进程进行访问（互斥问题）。对于同步问题可以描述为，检查缓冲区没满之后生产者放入产品；检查缓冲区不空之后消费者才可以取用产品。下面开始对问题进行描述：

semaphore mutex = 1; //互斥信号量，实现对缓冲区的互斥访问
semaphore empty = n; //同步信号量，表示空闲缓冲区的数量
semaphore full = 0; //同步信号量，表示产品的数量，也即非空缓冲区的数量

producer (){
    while(1){
        生产一个产品;
        P(empty);
        P(mutex);
        把产品放入缓冲区;
        V(mutex);
        V(full);
    }
}

consumer (){
    while(1){
        P(full);
        P(mutex);
        取走一个产品;
        V(mutex);
        V(empty);
        使用产品;
    }
}

  不知道大家有没有发现，两个进程发生联系的桥梁一定是他们的同步信号量，换句话说，同步信号量的P与V必须出现在两个不同的进程中。并且实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后。V操作不会导致进程阻塞，因此两个V操作顺序可以交换。