前言

在多道程序设计环境中，进程同步是一个非常重要的问题，下面讨论几个经典的进程同步问题。

一、生产者-消费者问题

1.问题描述

生产者-消费者问题是指有两个进程共享一个环形的缓冲池，一组进程为生产者，另一组进程为消费者。缓冲池由若干个大小相等的缓冲区组成。生产者不断将产品放入缓冲池，消费者不断从缓冲池中取出产品。

2.问题分析

消费者和生产者既存在同步关系，也存在互斥关系。
这里简单区别一下什么是同步，什么是互斥
同步不是我们常识中的共同进行，此处的同步是说不同进程之间相互有时序关系，也就是说一定有个先来后到的固定顺序。拿这里的生产者消费者为例，当缓冲池中产品数量满了时候，生产者只能暂时停止，等到消费者来唤醒他，同理当产品没有了，消费者只能暂停，等到生产者来唤醒他。
互斥就是说两者之间有竞争关系，这两个人之间可能没有什么关系，但他们需要共同竞争同一个事物。比如这里的消费者和生产者都要对产品进行竞争。

3.代码

代码如下（示例）：

semaphore mutex=1;
semaphore empty=n;
semaphore full=0;
int i,j;
INEM buffer[n];
ITEM data_p,data_c;
void producer()  /*生产者进程*/
{
while(true)
{
produce an item in data_p;
P(empty);
P(mutex);
buffer[i]=data_p;
i=(i+1)%n;
V(mutex);
V(full);
}
}
void consumer()  /*消费者进程*/
{
while(true)
{
P(full);
P(mutex);
data_c=buffer[j];
j=(j+1)%n;
V(mutex);
V(empty);
consume the item in data_c;

这段代码或者这个实例其实只需要抓住两个关键点：同步和互斥
如何体现的呢？
P(empty)
…
V(full)
想象一下，当消费者吧产品都耗光了，他只能暂停在那了，但当生产者执行完他的程序以后，full就不再为0了，消费者就又可以消耗产品了。
同理，当生产者生产太多了，缓冲池放不下了，经消费者一消耗
P(full)
…
V(empty)
就又有空位可以提供给新的产品了，生产者又可以供货了！

二、读者-写者问题

1.问题描述&&分析

读者-写者问题要求“写者”只能有一个，且当写者在写入时，读者不能读入，且允许多个读者进行读取

2.代码

semaphore Wmutex,Rmutex=1;
int Rcount=0;
void reader()  /*读者进程*/
{
while(true)
{
P(Rmutex);
if(Rcount==0)  P(Wmutex);
Rcount++;
V(Rmutex);
...;
read;
...;
P(Rmutex);
Rcount-=1;
if(Rcount==0) V(Wmutex);
V(Rmutex);
}
}
void writer() /*写者进程*/
{
P(Wmutex);
....;
write;
....;
V(Wmutex);
}
}

这段代码体现了一个绝对优先的隐含操作。一个是读者是优先考虑的，只有当读者全部读完后，写者才能写。一个是写者优先，如果写者插入到读者中，而这个写者呢又不停在写，那么读者就会在无限的等待中。

三、哲学家进餐问题

1.问题描述&&分析

5个人 5双筷子，每个人只能拿到离自己最近的两双筷子，拿到两双筷子就可以吃饭，没有筷子就思考。

2.代码

semaphore cho[5]=[1,1,1,1,1];
void philoserpher(){
P(cho[i]);
P(cho[(i+1)%5]);
...;
eat;
...;
V(cho[(i+1)%5]);
V(cho[i]);
...;
think;
...;
}

这段代码潜在问题就是死锁。若5个人同时拿起了左边的筷子，那么就会一起进入等待时间，永无休止。

四、理发师问题

1.问题描述&&分析

2.代码

#define CHAIRS 5 /*座椅数*/
semaphore customers=0;
semaphore barners=0;
semaphore mutex=1;
int waiting;
void barber()  /*理发师进程*/
{
while(true)
{
P(customers);/*如果没有顾客，理发师就睡觉*/
P(mutex);/*互斥进入临界区*/
waiting--;
V(barners);/*说明此事理发师状态*/
V(mutex);
cut_hair();/*理发*/
}
}
void customer()/*顾客进程*/
{
P(mutex);
if(waiting<CHAIRS)
{
waiting++;
V(customers);
V(mutex);
P(barners);/*如果理发师在理发，顾客等待*/
get_haircut();
}
else
V(mutex);/*人已经满了，顾客离开*/
}