生产者

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生产者

2024-07-14 04:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 一,前言二,问题详解2.1,知识点2.2,分析伪代码2.2.1 总代码2.2.2 生产者2.2.3 消费者2.2.4 联合思考 2.3,问题解决2.3.1 问题1解决2.3.2 问题2解决2.3.3 问题3解决

一,前言

生产者-消费者问题是非常经典的进程同步问题。 我今天遇到了几个关于这个知识点的问题,所以把这个问题分析一下:

在生产者-消费者问题中,如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果会有何影响?在生产者-消费者问题中,如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置;或者是将signal(mutex)与signal(full)互换位置结果会如何给出记录型信号量机制中Wait(S)和Signal(S)操作的描述 二,问题详解 2.1,知识点

生产者-消费者问题是相互合作进程的一种抽象关系,举几个例子: 1.输入时:输入进程是生产者,计算进程的消费者。 2.输出时: 计算进程是生产者,打印进程是消费者。

注意一下: 1.互斥锁的概念和原理 2.缓冲区的作用 3.线程间的同步 在这里插入图片描述

2.2,分析伪代码 2.2.1 总代码

分析前需要理解的概念和原理:

procuder():生产者consumer():消费者empty = n:代表有n个缓冲区mutex互斥信号量empty:代表缓冲池里的空缓存区数量full:代表缓冲池里的满缓存区数量 wait()和signal()的详解在下方: 在这里插入图片描述

先看一下全部的伪代码,如下:

int in = 0, out = 0; item buffer[n]; semaphore mutex = 1, empty = n, full = 0; void procuder() { do { procuder an item nextp; ... wait(empty); wait(mutex); buffer[in] = nextp; in = (in+1) % n; signal(mutex); signal(full); } while (true); } void consumer() { do { wait(full);//判断是否有满缓冲区,满缓冲区-1 wait(mutex); nextc = buffer[out]; out = (out+1) % n; signal(mutex); siganl(empty);//空缓冲区+1 consumer the item in nextc; .... } while (true); } void main() { cobegin producer(); consumer(); coend } 2.2.2 生产者

代码如下:

void procuder() { do { procuder an item nextp; ... wait(empty); wait(mutex); buffer[in] = nextp; in = (in+1) % n; signal(mutex); signal(full); } while (true); }

我们想象一下,有一个缓存池,里面有n个缓冲区。 程序先调用生产者,现在执行wait(empty),表示空缓冲区数量-1。(如果大于0的情况)。 接下来执行wait(mutex),表示数据缓冲区互斥访问,加锁。 下面俩行为具体的生产内容,不用管。

buffer[in] = nextp; n = (in+1) % n;

执行signal(mutex),打开数据缓冲区互斥访问锁,允许消费者访问。 执行signal(full),满缓冲区数量加+1

2.2.3 消费者

代码如下

void consumer() { do { wait(full); wait(mutex); nextc = buffer[out]; out = (out+1) % n; signal(mutex); siganl(empty); consumer the item in nextc; .... } while (true); }

执行完毕生产者之后执行消费者。 先执行wait(full),这里的full是生产者执行完之后,记录的满缓存区数量,我们需要先确定有满缓冲区,然后将他-1,否则进入等待状态。 执行wait(mutex),这里的互斥锁的作用就体现出来了,如果生产者执行完毕生产过程后,开锁,消费者才可以执行这部,否则处于等待状态。如果目前没有上锁的话,执行下面的步骤,mutex加锁,防止生产者运行。 执行消费过程,这里先不用管:

nextc = buffer[out]; out = (out+1) % n;

执行完消费过程,后执行signal(mutex)开锁,此时生产者可以开始生产过程。 最后执行siganl(empty)空缓冲区数量+1,因为消费了应该满缓存区,前面满缓存区数量也-1了。

2.2.4 联合思考

因为缓冲区不允许多个进程运行,所以设置互斥锁。 看一下互斥锁,互斥锁mutex初始值为1。执行上锁过程之后-1,变为0,成为上锁状态,此时消费者进入等待状态。 在这里插入图片描述

2.3,问题解决 2.3.1 问题1解决

在生产者-消费者问题中,如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果会有何影响? 我们可以想一下,如果没有signal(full)满缓存区数量+1的话,在生产者执行完毕后,full依然为0,执行消费者的时候,因为full为0,判断为现在缓冲池没有满缓存区,而进入等待状态。 如果缺少signal(empty),空缓冲区+1的话,因为empty初始值为n,执行n次生产者之后empty为0,之后会让生产者一直处于等待状态。

2.3.2 问题2解决

在生产者-消费者问题中,如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置;或者是将signal(mutex)与signal(full)互换位置结果会如何 如果full处于缓存池全满的情况下,继续执行生产者的话,锁开着,加速执行之后,signal(full)会继续加一,超出了缓存池的大小,造成死锁。

2.3.3 问题3解决


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