PV操作大题

【十分钟学会pv操作（视频里讲了三个题）】

利用信号量进行进程同步

1. 信号量只有两种操作：赋初值和 PV 操作
2. P 和 V 成对出现，有时可能距离较远
3. 尽量先执行同步 P，后执行互斥 P
4. 某些问题中，互斥问题存在，但是不需要单独设置互斥信号量解决（可能同步信号量已经解决了）

例题 1

问题描述：

假设一个系统有三个抽烟者进程和一个供应者进程。

每个抽烟者不停地卷烟并抽掉它，但要卷起并抽掉一支烟，抽烟者需要有三种材料：烟草、纸和胶水。

三个抽烟者中，第一个拥有烟草，第二个拥有纸，第三个拥有胶水。

供应者进程无限地提供三种材料，供应者每次将两种材料放到桌子上，拥有剩下那种材料的抽烟者卷一根烟并抽掉它，并给供应者一个信号告诉已完成，此时供应者就会将另外两种材料放到桌上，如此重复(让三个抽烟者轮流地抽烟)。

步骤

分析有几个进程

• 抽烟者进程
• 供应者进程

分析每个进程需要的步骤

抽烟者进程	吸烟者进程
卷烟	供应原材料
吸烟

分析等待和停止的契机

抽烟者进程	吸烟者进程
等待材料	等待信号
卷烟	供应原材料
吸烟	解除材料等待
解除信号等待

具体化吸烟者进程和材料

把三种材料分别简化为 A，B，C

void 抽烟者1() {
	while(1) {
		P(A);
		卷烟;
		吸烟;
		V(producer);
		}
	}

void 抽烟者2() {
	while(1) {
		P(B);
		卷烟;
		吸烟;
		V(producer);
		}
	}

void 抽烟者3() {
	while(1) {
		P(C);
		卷烟;
		吸烟;
		V(producer);
		}
	}

具体化供应者

void 供应者() {
	while(1) {
		P(producer);
		if (i % 3 == 0) {
			供应 A 吸烟者;
			V(A);
		}
		if (i % 3 == 1) {
			供应 B 吸烟者;
			V(B);
		}
		if (i % 3 == 2) {
			供应 C 吸烟者;
			V(C);
		}
		i++;		
	}
}

信号量

Semphore producer = 1, A = 0, B = 0, C = 0;

int i = 0;

对每个 PV 操作添加注释

例题 2

三个进程 P1,P2,P3 互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。

P1每次用produce()生成一个正整数并用put()送入缓冲区某一空单元;

P2每次用getodd()从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd()统计奇数个数;

P3每次用geteven()从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven()统计偶数个数。

请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义(要求用伪代码描述)。

解法

列出空缓冲区

P1	P2	P3
produce()	getodd()	geteven()
put()	countodd()	counteven()

写出等待

先同步，后互斥

P1	P2	P3
	等待奇数	等待偶数
	访问缓冲区	访问缓冲区
produce()	getodd()	geteven()
等待空缓冲区	离开临界区	离开临界区
进入临界区	解除缓冲区等待	解除缓冲区等待
put()	countodd()	counteven()
离开临界区
若是奇数，则解除奇数等待
若是偶数，则解除偶数等待

写出代码

void P1() {
	while(1) {
		produce();
		P(empty); // 等待空缓冲区
		P(mutex); // 进入临界区
		put(); 
		V(mutex); // 离开临界区
		if (x % 2 == 0)
			V(even); // 增加偶数
		else 
			V(odd);  // 增加奇数
	}
}

void P2() {
	while(1) {
		P(odd); // 等待奇数
		P(mutex); // 访问缓冲区
		getodd(); 
		V(mutex); // 离开临界区
		V(empty); // 释放一个缓冲区单元
		countodd(); 
}

void P3() {
	while(1) {
		P(even); // 等待偶数
		P(mutex); // 访问缓冲区
		geteven(); 
		V(mutex); // 离开临界区
		V(empty); // 释放一个缓冲区单元
		countodd(); 
}

理发师问题

分析

理发师	顾客
等待顾客	解除理发师等待顾客
	等待理发师空闲
提供服务	接收服务
理发师空闲

tricking 小本子记录问题

对于一个小本子，来的人画一个线，走的时候擦除。

则：

进入时：

P(mutex);
if (waiting...满足某某) {
	waiting++;
	V(mutex);
	}
else {
	V(mutex);
	离开;
	}

离开时：

P(mutex);
waiting--;
V(mutex);