生产者-消费者问题变形


生产者与消费者问题变形：

注意：

生产者，消费者问题；

1.不论生产者，消费者的个数；

2.缓冲区单元个数有多个，则需要设置互斥信号量，如果只有一个，则可以不设置互斥信号量mutex。

3.empty+full=缓存区单元数；

4.不论生产者种类数；

5.如果多类消费者，则将full分为几类。

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（一）一类生产者，两类消费者问题：

（1）问题：

三个进程p1,p2,p3互斥的使用一个包含n个单元的缓冲区，p1每次用producer()生成一个正整数，并用put()送入到缓冲区的某个单元中；p2每次用getodd()从缓冲区取出一个奇数，并用countodd()计算奇数的个数；p3每次用geteven()从缓冲区取出一个偶数，并用counteven()统计偶数的个数。

/*注：题中给出的函数，均是封装好的，不需要在单独用p，v操作实现*/

（2）代码实现：

/*一类生产者，两类消费者*/

Semaphore mutex=1;//互斥信号量保护临界资源

Semaphore empty=n;//初始化时有n个单元

Semaphore odd=0; //装奇数的缓冲区个数

Semaphore even=0;//装偶数的缓冲区个数

//因为以前的一类消费者，分为两类，所以将full分为两份。

main(){

 p1();

 p2();

 p3();

}

/*进程p1,即生产者*/

p1(){

 while(1){

  number=producer();//产生一个数

  p(empty);//接收到放数的消息

  p(mutex);//将数放入缓冲区

  put();

  v(mutex);

  if(number%2==0)

  V(even);//通知偶数接收者取数

  else

  V(odd);//通知奇数接收者取数

 }

}

/*进程p2,即消费者一，即奇数接收者*/

P2(){

 

 while(1){

  p(odd);

  p(mutex);//取奇数

  getodd();

  v(mutex);

  v(empty);//通知生产者可以放数了。

  countOdd();

 }

}

/*进程p3，即消费者二，即偶数接收者*/

p3(){

 

 while(1){

  p(even);//接收到取偶数的消息

  p(mutex);//取偶数

  geteven();

  v(mutex);

  v(empty);

  counteven();

 }

}

（3）分析：

一类生产者，二类消费者，只不过生产者进程中根据条件（if）通知(V操作)相应的消费者取相应的产品。

将信号量full，分为几类。

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（二）生产者-》缓冲区1-》消费者1-》缓冲区2-》消费者2

（即消费者又是另一个缓冲区的生产者）

（1）问题：

P1进程放数-》缓冲区1-》P2从缓冲区1取数，并复制到-》缓冲区2——》从2取数。

注：每个缓冲区的大小为一个单元。

（2）实现：

Semaphore empty1=1;

Semaphore empty2=1;

Semaphore full1=0;

Semaphore full2=0;

main(){

 p1();p2();p3();

}

p1(){

 while(1){

  产生一个数；

  p(empty1);

  数放到缓冲区1；

  v(full1);//通知p2取数

 }

}

p2(){

 while(1){

  p(full);

  从缓冲区1取数；

  v(empty1);//通知缓冲区1放数

  p(empty2);

  向缓冲区2放数；

  v(full2);//通知p3取数。

 }

}

p3(){

 while(1){

  p(full2);

  从缓冲区2取数；

  v(empty2);//通知p2向缓冲区2放数

 }

}

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（三）放水果，取水果问题：

（1）问题：

有一个盘子，最多可以容纳两个水果，每次只能向其中放或者拿一个水果。爸爸向其中放apple,妈妈向其中放orange,儿子只拿orange,女儿只拿apple.

（2）分析：

empty=2；//表示可以放入的水果数

//将full（临界单元中的商品数）分为两类，apple，和orange

apple=0;//表示盘子中已经放入的苹果数

orange=0；//表示盘子中放入的橘子数

mutex=1;//互斥信号量，保证不能取水果，放水果同时进行。因为临界资源的单元数>1，所以要防止同时进行。

（3）代码实现：

Semaphore empty=2;//临界资源的最大容量

Semaphore mutex=1;//临界资源容量>1，所以需要防止取放同时进行。

Semaphore apple=0;//将临界资源中的产品数full，分为临界资源中的苹果数和橘子数

Semaphore orange=0;

main(){

 father();mather();son();daughter();

}

father(){

 p(emtpy);

 p(mutex);

 放入一个apple;

 v(mutex);

 V(apple);

}

mather(){

 p(emtpy);

 p(mutex);

 放入一个orange;

 v(mutex);

 V(orange);

}

son(){

 

 p(orange);

 p(mutex);

 从盘子中取橘子；

 v(mutex);

 v(empty);

}

daughter(){

 

 p(apple);

 p(mutex);

 从盘子中取苹果；

 v(mutex);

 v(empty);

}

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（1）问题：

有一个盘子，只能放一个水果，爸爸每次往其中放apple，妈妈每次往盘子放orange,儿子每次取orange,女儿每次取apple,

（2）分析：

只有一个临界单元，所以不会发现同时取放。所以不需要互斥信号量。

（3）实现：

Semaphore empty=1;

Semaphore apple=0;

Semaphore orange=0;

main(){

 father();mather();

 son();daughter();

}

father(){

 p(empty);

 放apple;

 v(apple);

}

mather(){

 p(empty);

 放orange;

 v(orange);

}

son(){

 p(orange);

 取orange;

 v(empty);

}

daughter(){

 p(apple);

 取apple;

 v(empty);

}