從信號量的理論跨越到對其應用解決實際的問題，對於我這種人來說，是一種脫離地心引力飛向太陽系的體驗。
以下有7個問題（不寫目錄了）。
1、
生產者---消費者問題
有一個或多個生產者生產某種類型的數據（記錄、字符），並防止在緩衝區中；有一個消費者從緩衝區中取數據，每次取一項；系統保證避免對緩衝區的重複操作，也就是說，在任何時候只有一個主體（生產者或者消費者）可以訪問緩衝區。問題是要確保這種情況，當緩衝區已滿時，生產者不會繼續向其中添加數據；當緩衝區爲空時，消費者不會從中移走數據。
1）問題分析：
從題中可以發現需要對緩衝區進行同步互斥操作，生產者爲消費者生產必要產品放入緩衝區，消費者爲生產者生產空閒緩衝區，這就需要同步操作；對於同一個緩衝區而言，只能有一個生產者或消費者訪問，也就是生產者與生產者之間、生產者與消費者、消費者與消費者需要互斥操作。
對於生產者：
判斷緩衝區是否爲滿，如果爲滿，則等待；否則，允許一個生產者寫入。
對於消費者：
判斷緩衝區是否爲空，如果爲空，則等待；否則，允許一個消費者讀取。
2）僞碼描述：
semaphore buffer, empty, full;//分別表示緩衝，緩衝剩餘資源，緩衝已用資源的信號量
buffer.v = 1;//表示緩衝空閒
empty.v = MAX_SIZE;//表示緩衝爲空
full.v = 0;//表示緩衝爲空
void Producer()
{
while(isProduce()) {
//produce
P(empty);//判斷是否有空閒的緩衝
P(buffer);//判斷緩衝是否佔用
append();//將產品放入緩衝中
V(buffer);//釋放對緩衝的使用
V(full);//緩衝中添加一塊產品
}
}
void Consumer()
{
while(isConsume()) {
P(full);//判斷是否有非空的緩衝
P(buffer);//判斷緩衝是否佔用
take();//取走產品
V(buffer);//釋放對緩衝的使用
V(empty);//多出一塊空閒緩衝區
//consume
}
}2、
哲學家進餐問題
有5位哲學家住在一座房子裏，在他們面前有一張餐桌。每位哲學家的生活就是思考和吃飯。所有的哲學家的食物是意大利麪條，由於缺乏手工技能，每位哲學家需要兩把叉子進餐。一個圓盤上有一大碗麪，每位哲學家面前有一個盤子，左手邊有一個叉子。每個想吃飯的哲學家將坐到桌子旁分配給他的位置上，使用盤子兩側的叉子，取面和吃麪。
1）問題分析：
題中的叉子顯然是一個互斥資源，對於一個叉子而言，如果有一個哲學家佔用，那麼另一個哲學家只能等待。
對於每一個哲學家來說，
他需要判斷能否申請到手邊的兩個叉子，如果只能得到一個或者沒有得到叉子，只能等待；否則，可以進餐。
考慮到會出現飢餓的現象，比如：同時拿起左手邊的叉子，所有哲學家同時等待。
爲了解決這個問題，可以使用一個信號量表示餐桌上最多坐四人，第5位哲學家想坐時，只能等待。
2）僞碼描述：
semaphore forkLeft, forkRight, people;//左手邊的叉子，右手邊的叉子，允許使用桌子的人數
forkLeft.v = forkRight.v = 1;//表示兩手邊的叉子都處於空閒
people.v = 4;//允許桌子的人數
void philosopherX()
{
P(people);//第X位哲學家申請使用桌子，桌邊允許人數減少一個人
P(forkRight);//申請使用右手邊的叉子
P(forkLeft);//申請使用左手邊的叉子
//eat
V(forkRight);//釋放兩手的叉子
V(forkLeft);
V(people);//離開桌子，桌邊允許人數加一
}3、
理髮師睡眠問題
理髮師店裏有一位理髮師、一把理髮椅和N把在等候區的椅子、M個希望理髮的顧客。沒有客人，理髮師便在理髮椅上睡覺。但一個顧客到來時，必須叫醒理髮師或者等待正在理髮的理髮師。需要等待時如果等待區的椅子可坐，就坐下等待；否則離開理髮店。
1）問題分析：
此處的理髮椅，需要對其進行互斥操作，保證理髮師和顧客之間，顧客和顧客之間只有一人使用，其中理髮師與顧客之間需要處理同步問題，顧客與顧客之間需要處理互斥問題。
同時對於等候區的N把椅子，對於顧客來說也是競爭資源，需要信號量處理。但是考慮到坐不下就需要離開理髮店，發現單純使用信號量並不能很好的控制，需要一個計數器，來表示剩餘多少座位可以坐下，如果不能坐，則離開，該計數器有互斥信號量控制。
對於理髮師，如果沒有理髮，並且沒有人需要理髮，則在理髮椅上睡覺，否則會去理髮。同時需要記錄等待區流動的人數。
對於顧客，先判斷是否有位子坐，如果有位子，在判斷是否能輪到他理髮，如果輪到他理髮，那麼理髮。同樣需要記錄等待區流動的人數。
2）僞碼描述：
semaphore workingBarber, waitingClient, waitingRoom;//表示理髮師，顧客，等待區的信號量
int emptySeats = N;//等待區空位數
workingBarber.v = waitingClient.v = 0;//理髮師並不工作，無顧客等待
waitingRoom.v = 1;//是否可以進入理髮店
void Barber()
{
while(!isGoHome()) {//理髮師是否下班
P(waitingClient);//顧客喚醒理髮師
P(waitingRoom);//對等待區操作，空位子增加一個
emptySeats += 1;
V(workingBarber);//理髮師工作
V(waitingRoom);//撤銷對等待區操作
//cut hair
}
}
void Client()
{
P(waitingRoom);//對等待區操作
if(emptySeats > 0) {//判斷是否有空位
emptySeats -= 1;
V(waitingClient);//顧客在等待
V(waitingRoom);//撤銷對等待區操作
P(workingBarber);//理髮師爲顧客工作（同樣，P操作與上一個V操作不能交換，理由見下）
//have haircut
}
else {
V(waitingRoom);//沒有空位，離開
//leave
}
}4、
讀者---寫者問題
有一個多個進程共享的數據區，這個數據區可以是一個文件或者一塊內存空間，甚至可以使一組寄存器。有一些進程（reader）只能讀取這個數據區中的數據，一些進程（writer）只能往數據區中寫數據；此外還必須滿足一下條件：
a）任意多的讀進程可以同時讀這個文件。
b）一次只有一個寫進程可以寫文件。
c）如果一個寫進程正在寫文件，禁止任何讀進程讀文件。
1）問題分析：
對於共享的數據區，要滿足條件a），需要對讀進程與讀進程之間進行同步操作；要滿足b）和c）需要對寫進程與讀進程之間，寫進程與寫進程之間進行互斥操作。
對於讀進程，需要先判斷是否有寫進程，若有，則等待；否則，訪問數據區；
對於寫進程，需要同樣判斷是否有寫進程且讀進程，若有，則等待；否則，訪問數據區。
用標識變量isWrite標識是否寫進程運行，用numberOfReader計數器記錄有幾個讀進程運行。通過兩個互斥量write和read分別控制對兩變量的操作。
2）僞碼描述：
以下是自己寫的版本（如果有錯歡迎指正），如果希望的到可信度較高的版本，請移步此處：
semaphore write, read;//用於對變量的互斥控制
bool isWrite = false;//無寫進程
int numberOfReader = 0;//無讀進程
write.v = read.v = 1;//允許對變量修改
void Writer()
{
P(write);//申請對isWrite變量操作，如果有寫進程則等待
P(read);//申請對numberOfReader變量操作，防止Reader對numberOfReader的改變，即避免出現寫進程之後有讀進程的情況
if(numberOfReader == 0) {//當無讀進程時，運行寫程序；否則，釋放對numberOfReader變量的控制並離開
isWrite = true;//標記爲寫
//write
isWrite = false;//將標記撤銷
V(read);//釋放對numberOfReader變量操作
} else {
V(read);
}
V(write);//停止對isWrite變量的操作
}
void Reader()
{
P(write);//申請對isWrite變量的操作，防止isWrite的改變，即避免出現讀進程之後有寫進程的情況
if(!isWrite) {//判斷是否有寫進程，否則釋放對isWrite的操作並離開
P(read);//申請對計數器的操作
numberOfReader++;//讀進程增加一個
V(read);//釋放操作
V(write);//釋放對isWrite變量的操作，是其他讀進程進入，同時確保讀寫之間只有一個進程。
//read
P(read);
numberOfReader--;
V(read);//
} else {
V(write);
}
}5、
一帶閘門的運河，其上又兩架吊橋。吊橋坐落在一條公路上，爲使該公路避開一塊沼澤地而令其橫跨運河兩次。運河和公路的交通都是單方向的。運河上的基本運輸由駁船擔負。在一駁船接近吊橋A時就拉汽笛警告，若橋上無車輛，吊橋就吊起，直到駁船尾部通過此橋爲止。對吊橋B也按同樣次序處理。如何利用信號量的P、V操作，實現車輛和駁船的同步。
1）問題分析：
問題中有兩個明顯的互斥資源，吊橋A和吊橋B，因此需要兩個信號量，來表示吊橋A、B的使用；有兩個信號量的使用，需要考慮資源分配的有序性，這裏將A的優先級設置的更高些。
對駁船進行分析，
駁船先判斷吊橋A是否被使用，若無佔用，則申請；之後並判斷吊橋B的情況，無佔用，則申請。A、B有一個佔用，則等待。
當駁船申請A、B兩處資源後，則通過吊橋A後，釋放吊橋A，之後通過吊橋B，然後釋放吊橋B。
對汽車進行分析，
由於汽車會出現多輛的情況，爲了防止死鎖，需要控制車輛的數量，也就是設置一個整形變量count用來記錄車輛數量。防止多輛車輛對共享變量的更改，需要設置第三個信號量，保證對count的互斥操作。
對於某輛車，先申請資源A，如果資源A空閒，那麼申請；如果資源B空閒，那麼申請。只要A、B有一個佔用，則等待。
當車輛申請A、B兩處資源之後，則判斷當前AB段公路上是否只有這一輛車，那麼車輛通過B，釋放B，之後通過A，釋放A；如果有多輛車，則該車等待。
2）僞碼描述：
semaphore mutexA, mutexB, mutexX;//定義對A，B，count的互斥控制
int count = 0;//記錄當前車輛數量
mutexA.c = 1, mutexB.c = 1, mutexX.c = 1;//設定初始值，表示資源可用
void Car(...) {
P(mutexX);//申請對count的使用
count++;//車輛數加一
if(count == 1) {//如果當前只有一輛車，則進入，申請A，B資源
P(mutexA);
P(mutexB);
}
V(mutexX);//釋放對count的使用
/*pass B, then pass A*/
P(mutexX);
count--;
if(count == 0) {//判斷當前車輛是否駛離AB公路，駛出，則釋放A，B資源
V(mutexB);
V(mutexA);
}
V(mutexX);
}
void Ship(...) {
P(mutexA);
P(mutexB);
/*pass A, then pass B*/
V(mutexA);
V(mutexB);
} 6、
下圖數描述交通死鎖的例子（設各方向上的汽車都是單線、直線行駛），若用計算機實現交通自動管理，請用信號量的P、V操作來實現各方向上汽車行駛的同步。
1）問題分析：
對於每一個路口，顯然是一個互斥的資源，此處就需要四個信號量來表示。兩個路口之間，需要記錄通過的車輛數，也就是需要四個記錄車輛數的計數器，爲了保證每個計數器的正常工作，則需要配有四個信號量來保證對四個計數器的同步互斥操作。
按照上北下南，左西右東的規則，對於自北向南的車輛：
需要同時申請兩個路口的通行並且只用一輛車時，纔可通過；否則都處於等待狀態。
其他三個方向的車輛也需要同樣遵守上述的規定。
對於西北的路口，記爲C1，順時針方向依次標記各個路口；自北向南的車道，記爲S1，同樣順時針方向標記各個車道。
2）僞碼描述：
semaphore C[4], S[4], usedStreet;//表示路口，車道，使用車道的信號量
C[1].v = C[2].v = C[3].v = C[4].v = 1;//表示路口可用
S[1].v = S[2].v = S[3].v = S[4].v = 1;//表示車道可用
usedStreet.v = 3;
void Car(int id)
{
P(usedStreet);//判斷是否有剩餘可用的車道
P(S[id]);//申請車道，如果車道空閒，則準備駛入
P(C[id]);//申請通過C[id]路口
P(C[(id + 1) % 4]);//申請通過C[(id + 1) % 4]路口
//pass C[id], then pass C[(id + 1) % 4];//如果兩個路口均空閒，則通過
V(C[id]);//通過路口C[id]
V(C[(id + 1) % 4]);//通過路口C[(id + 1) % 4]
V(S[id]);//通過這條車道
V(usedStreet);//釋放對車道的使用，表示通過
}7、
桌上有一空盤，允許存放一隻水果。爸爸可向盤中放蘋果，也可向盤中放桔子，兒子專等吃盤中的蘋果，女兒專等盤中的桔子。規定當盤中空時，一次只能放一隻水果供吃者取用，請問用信號量的P、V操作如何實現爸爸，兒子，女兒之間的同步問題。
1）問題分析：
盤子，是父子和父女之間都需要訪問的資源，需要用信號量表示；蘋果，是父子之間都處理的信息，需要用信號量表示；桔子，自然也需要用信號量來表示。
對於爸爸的行爲：
需要盤子是否佔用，
如果沒有佔用，則判斷蘋果或桔子是否佔用（即是否分發），
若沒有，放蘋果或桔子，否則，什麼都不做
否則什麼都不做。
對於兒子的行爲：
判斷盤子裏是否有蘋果，
若是，則吃掉，否則什麼都不做
對於女兒的行爲：
判斷盤子是否有桔子，
若是，則吃掉，否則什麼都不做
2）僞碼描述：
semaphore dish, apple, orange;//定義信號量，表示盤子，蘋果，桔子三類資源。
dish.v = 1, apple.v = 0, orange.v = 0;//分別表示盤子爲空，蘋果未放，桔子未放
void father(...) {
P(dish);//如果盤子爲空，則放水果
V(apple);//如果蘋果未放，則放蘋果
P(dish);//如果盤子爲空，則放水果
V(orange);//如果桔子未放，則放桔子
}
void son(...) {
P(apple);//如果是蘋果，則取蘋果
V(dish);//將盤子設爲空
}
void daughter(...) {
P(orange);//如果是桔子，則取桔子
V(dish);//將盤子設爲空
}小結：
（我的一些淺顯的見解，大神如果有好的想法，求分享呀）
解決實際問題
首先，需要對信號量操作有夠深的理解，
1）信號量的賦值是爲了，描述資源的使用情況；
2）對信號量的P()操作，其意義是：減一操作後，信號量的值爲正，則執行該進程；否則阻塞；
3）對信號量的V()操作，其意義是：增一操作後，信號量的值爲小於等於零，則從阻塞隊列中取出阻塞進程並執行；否則什麼也不做。
其次，我們需要對問題本身，進行分析。該過程中需要完成確定：
1）互斥量（通過二元信號量解決，還是計數信號量解決，或者兩者共用的方式解決），
2）進程與進程之間的關係（同步還是互斥，比如生產者、消費者之間的關係），
3）確定資源的申請順序（防止出現死鎖，飢餓現象，比如哲學家進餐）。
等等
最後，對照實際問題對信號量賦予實際的含義，並通過P()，V()操作模擬問題本身。
