生产者消费者题型Word文档格式.docx
《生产者消费者题型Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生产者消费者题型Word文档格式.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
试用信号灯和PV操作描述A,B两种物品的入库过程。
（这是北大1991年研究生入学试题，原题不允许使用条件表达式，解法1虽正确，但不符合原题要求）
解1：
不等式-M≤A物品的数量-B物品的数量≤N意味着：
A物品的数量-B物品的数量≤N
B物品的数量-A物品的数量≤M
为防止缓冲区存入物品可能发生共享变量错误，A、B入库时需要互斥。
解法1
ItemType*buffer;
//仓库空间
semaphoremutex=1;
intcountA=0,countB=0;
//A，B物品初值
voidputA{
while
（1）{
P（mutex）;
if（countA-countB）<
N
{
*buffer=A;
//A入库
buffer++;
countA++;
}
V（mutex）;
}}
voidputB{
if（countB-countA）<
M
*buffer=B;
//B入库
countB++;
解法1借助条件表达式，用简单的互斥解题，与生产者----消费者题型毫无关系。
解法2：
不使用条件表达式的解法。
对于下面表达式
可以这样理解：
（1）若只放A而不放B，则A最多放N次便被阻塞，即假定有一个初值为N的信号量S1，A进程每操作一次就相当将信号量S1减1。
当S<
0时，A不能再放，此时每放入一个B（相当于B消费了一件产品），可令S1的信号量加1，此时A有再放的机会。
此时A是生产者B是消费者。
（2）对B同理。
即假定有一个初值为M的信号量S2。
。
此时B是生产者A是消费者。
用这种解题思路，这道题就可归类于生产者----消费者问题。
下面我们用思路
（1）解这道题。
可以认为有一个有界缓冲区，大小为abs（N-M），
A是生产者，缓冲区下界是M，其信号量S1=M
B是消费者，缓冲区上界是N，其信号量S2=N
下面是生产者进程A
semaphores1=N,s2=M,mutex=1;
P（s1）//生产一件A
V（s2）//通知B进程
下面是消费者进程B
P（s2）//生产一件B
V（s1）//通知A进程
对这道题，我是从生产者----消费者题型来理解的，同学们可能有不同思路。
这道题的解与生产者----消费者标准解法的差别在于信号量初值的设定上。
后面这个解，把信号量mutex和buffer++去掉也可以，因为这个题只要主要考点不在于互斥。
3.设自行车生产线上有一只箱子，其中有N个位置（N≥3），每个位置可存放一个车架或一个车轮;
又设有三个工人，其活动分别为:
工人1活动：
do{
加工一个车架;
车架放入箱中;
}while
（1）
工人2活动：
加工一个车轮;
车轮放入箱中;
工人3活动：
箱中取一个车架;
箱中取二个车轮;
组装为一台车;
试分别用信号灯与PV操作实现三个工人的合作，要求解中不含死锁。
这是三进程同步问题，属于生产者-消费者题型。
首先不考虑死锁问题，显然工人1与工人3、工人2与工人3构成生产者与消费者关系，这两对生产/消费关系通过共同的缓冲区相联系。
从资源的角度来看，箱子中的空位置相当于工人1和工人2的资源，而车架和车轮相当于工人3的资源。
定义三个信号灯如下：
semaphoreempty=N;
semaphorewheel=0;
semaphoreframe=0;
三位工人的活动分别为：
P（empty）;
V（frame）;
V（wheel）;
P（frame）;
箱中取一车架;
V（empty）;
P（wheel）;
箱中取二车轮;
分析上述解法易见，当工人1推进速度较快时，箱中空位置可能完全被车架占满或只留有一个存放车轮的位置，而当此时工人3同时取2个车轮时将无法得到，而工人2又无法将新加工的车轮放入箱中；
当工人2推进速度较快时，箱中空位置可能完全被车轮占满，而当此时工人3取车架时将无法得到，而工人1又无法将新加工的车架放入箱中。
上述两种情况都意味着死锁，请比较死锁的四个必要条件。
为防止死锁的发生，箱中车架的数量不可超过N-2，车轮的数量不可超过N-1，这些限制可以用两个信号灯来表达。
semaphores1=N-2;
//至少要给车轮留两个空位
semaphores2=N-1;
//至少要给车架留一个空位
如此，对前面的解做补充，可以给出不含死锁的完整解法如下：
P（s1）;
P（s2）;
V（s1）;
V（s2）;
这个答案不算完善（但较容易理解），现有的信号量还有简化的余地。
4.某寺庙，有小和尚、老和尚若干．庙内有一水缸，由小和尚提水入缸，供老和尚饮用．水缸可容纳30桶水，每次入水、取水仅为1桶，不可同时进行。
水取自同一井中，水井径窄，每次只能容纳一个水桶取水。
设水桶个数为5个，试用信号灯和PV操作给出老和尚和小和尚的活动。
（这是北邮98年的考研题）
题意分析：
显而易见这道题是生产者---消费者问题的变种，但它比较复杂，我们用“各个击破”的方法解这道题。
我们能很容易地发现一个缓冲区：
水缸（大小为30），小和尚们是生产者（用桶提水入缸，每次仅限一桶，要互斥），老和尚们是消费者（用桶从缸中取水，每次仅限一桶，要互斥）。
照抄有界缓冲区生产者---消费者问题的解，如下：
semaphoreempty=30;
//表示缸中目前还能装多少桶水，初始时能装30桶水
semaphorefull=0;
//表示缸中有多少桶水，初始时缸中没有水
semaphoremutex_bigjar=1;
//用于实现对缸的互斥操作
young_monk（）{
P（mutex_bigjar）;
purethewaterintothebigjar;
V（mutex_bigjar）;
V（full）;
}
old_monk（）{
while（）{
P（full）;
getwaterfrombigjar;
下面考虑水井，水井是无界缓冲区（产品（水）总是满的，不用考虑产品（水）为空），而且只有小和尚们是消费者而无生产者，只需考虑小和尚们从水井取水时互斥就行了。
//用于实现对缸的互斥操作
semaphoremutex_well=1;
//用于实现对井的互斥操作
//缸里有空位
P（mutex_well）;
//才能取水
getwaterfromwell;
V（mutex_well）;
;
下面考虑5只水桶，我们把它简单的看成5个共享资源就可以了，设一初值为5的信号量，和尚们（无论老小）要使用桶，就用信号量P操作申请一个，用完后用V操作释放，我们以前讲过，信号量可以用于资源的申请----释放。
semaphorebuckets=5;
//表示有多少只空桶可用，初始时有5只桶可用
P（buckets）;
//且有空桶可用
V（buckets）;
//用完桶后释放
//缸里有水
//且有空桶可用
//才能取水
//用完桶后释放
加上桶的处理后，意味着小和尚们最多可占用5只桶排队从井里取水或向缸里倒水，老和尚们最多可占用5只桶排队从缸里取水。
用5个桶可以增加系统并发性。
这道题的解只能说基本正确，即不能说是最佳的，也不是没有遗漏的。
升级会员 