2.5　经典进程的同步问题

本节概览：先建立「经典进程的同步问题」的框架，再依次展开下列小节。

1. 生产者-消费者问题
2. 哲学家进餐问题
3. 读者-写者问题

本节通过三个经典例子阐述进程同步：生产者-消费者、哲学家进餐、读者-写者。

它们分别对应资源争用、循环等待、读写共享三类典型问题，是后续各种同步机制的样板。

1. 哲学家进餐问题
2. 读者-写者问题

对于生产者-消费者问题，也可利用AND信号量来解决，即用Swait(empty，mutex)来代替wait(empty)和wait(mutex)；用Ssignal(mutex，full)来代替signal(mutex)和signal(full)；用Swait(full，mutex)代替wait(full)和wait(mutex)，以及用Ssignal(mutex，empty)代替Signal(mutex)和Signal(empty)。

2.利用AND信号量解决生产者-消费者问题。

在利用管程方法来解决生产者-消费者问题时，首先便是为它们建立一个管程，并命名为procducerconsumer，或简称为PC。其中包括两个过程。

1. put(x)过程
2. get(x)过程。 对于条件变量notfull和notempty，分别有两个过程cwait和csignal对它们进行操作：

仍存在下述问题。

1. cwait(condition)过程：当管程被一个进程占用时，其他进程调用该过程时阻塞，并挂在条件condition的队列上
2. csignal(condition)过程：唤醒在cwait执行后阻塞在条件condition队列上的进程，如果这样的进程不止一个，则选择其中一个实施唤醒操作；如果队列为空，则无操作而返回

1. PC管程描述如下。

本节通过三个经典例子阐述进程同步：生产者-消费者、哲学家进餐、读者-写者。

它们分别对应资源争用、循环等待、读写共享三类典型问题，是后续各种同步机制的样板。

1. 生产者-消费者问题
2. 读者-写者问题

1. 上述解法保证不会有两个相邻的哲学家同时进餐，却可能引起死锁。 解决方式：
2. 仅当哲学家的左右两只筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐
3. 规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，再拿右边的筷子；偶数号哲学家则相反

至多允许四位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，并在用毕时能释放出他用过的两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐

利用AND信号量机制解决哲学家进餐问题

在哲学家进餐问题中，要求每个哲学家先获得两个临界资源(筷子)后方能进餐，这在本质上就是前面所介绍的AND同步问题，故用AND信号量机制可获得最简洁的解法。

Semaphore chopstick chopstick[5] = {1,1,1,1,1}; Do{ … //think Sswait(chopstick[(i+1)%5],chopstick[i]); … //eat … Ssignal(chopstick[(i+1)%5],chopstick[i]); }while[TRUE]。

本节通过三个经典例子阐述进程同步：生产者-消费者、哲学家进餐、读者-写者。

它们分别对应资源争用、循环等待、读写共享三类典型问题，是后续各种同步机制的样板。

1. 生产者-消费者问题
2. 哲学家进餐问题

这里的读者—写者问题增加了一个限制，即最多只允许RN个读者同时读。为此，又引入了一个信号量L，并赋予其初值为RN，通过执行wait(L, 1, 1)操作来控制读者的数目，每当有一个读者进入时，就要先执行wait(L, 1, 1)操作，使L的值减1。

当有RN个读者进入读后，L便减为0，第RN + 1个读者要进入读时，必然会因wait(L, 1, 1)操作失败而阻塞。

2.利用信号量集机制解决读者-写着问题。