PV操作系列_生产者_消费者

问题描述

假设“生产者”进程不断向共享缓冲区写人数据(即生产数据)，而“消费者”进程不断从共享缓冲区读出数据(即消费数据)；共享缓冲区共有n个；任何时刻只能有一个进程可对共享缓冲区(临界区)进行操作。所有生产者和消费者之间要协调，以完成对共享缓冲区的操作。

分析

• 我们可把共享缓冲区中的n个缓冲块视为共享资源，生产者写入数据的缓冲块成为消费者可用资源，而消费者读出数据后的缓冲块 成为生产者的可用资源。为此，可设置三个信号量：full、empty和mutex。其中：full表示有数据的缓冲块数目，初值是0；empty表示无数据的缓冲块数初值是n；mutex用于访问缓冲区时的互斥，初值是1。实际上，full和empty间存在如下关系：full+ empty = N
• 生产者能够生产的前提，就是empty 不为0，当empty为0当然就代表现在不需要生产者出现，只需要消费者尽情数据即可。so 生产者能够进入临界区的前提当然是empty不为0
• 而释放信号量以及对full 变量的控制的顺序也不能调换，假设我们调换了，v(full)后发现full 还是小于0，此时会唤醒等待的消费进程，而无法释放消费进程所需的mutex

代码

buffer: array [0..k-1]of integer;//共享缓冲区的大小
in,out: 0..k-1;//in记录第一个空缓冲区，out记录第一个不空的缓冲区  

empty,full,mutex: semaphore;
//empty：无数据的缓冲块，控制缓冲区不满
// full：有数据的缓冲块控制缓冲区不空
// mutex保护临界区
//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