PV操作系列_生產者_消費者

問題描述

假設“生產者”進程不斷向共享緩衝區寫人數據(即生產數據)，而“消費者”進程不斷從共享緩衝區讀出數據(即消費數據)；共享緩衝區共有n個；任何時刻只能有一個進程可對共享緩衝區(臨界區)進行操作。所有生產者和消費者之間要協調，以完成對共享緩衝區的操作。

分析

• 我們可把共享緩衝區中的n個緩衝塊視爲共享資源，生產者寫入數據的緩衝塊成爲消費者可用資源，而消費者讀出數據後的緩衝塊 成爲生產者的可用資源。爲此，可設置三個信號量：full、empty和mutex。其中：full表示有數據的緩衝塊數目，初值是0；empty表示無數據的緩衝塊數初值是n；mutex用於訪問緩衝區時的互斥，初值是1。實際上，full和empty間存在如下關係：full+ empty = N
• 生產者能夠生產的前提，就是empty 不爲0，當empty爲0當然就代表現在不需要生產者出現，只需要消費者盡情數據即可。so 生產者能夠進入臨界區的前提當然是empty不爲0
• 而釋放信號量以及對full 變量的控制的順序也不能調換，假設我們調換了，v(full)後發現full 還是小於0，此時會喚醒等待的消費進程，而無法釋放消費進程所需的mutex

代碼

buffer: array [0..k-1]of integer;//共享緩衝區的大小
in,out: 0..k-1;//in記錄第一個空緩衝區，out記錄第一個不空的緩衝區  

empty,full,mutex: semaphore;
//empty：無數據的緩衝塊，控制緩衝區不滿
// full：有數據的緩衝塊控制緩衝區不空
// mutex保護臨界區
//初始化
empty=k,full=0,mutex=1 
cobegin

	procedure producer:             procedure consumer:        
	while true then                  while true then
	begin                           begin
	produce(&item);               p(full);
	p(empty);                     p(mutex);  
	p(mutex);                     item:=buffer[out];
	 				              out:=(out+1)mod k;
	buffer[in]:=item;             v(mutex);
	in:=(in+1) mod k; 		      v(empty);  
	
	v(mutex);                     consume(&item);
	v(full);                       end
	end
	
coend