生产者消费者问题

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1、生产者消费者问题生产者-消费者（producer-consumer）问题，也称作有界缓冲区（bounded-buffer）问题，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。其中一个是生产者，用于将消息放入缓冲区；另外一个是消费者，用于从缓冲区中取出消息。问题出现在当缓冲区已经满了，而此时生产者还想向其中放入一个新的数据项的情形，其解决方法是让生产者此时进行休眠，等待消费者从缓冲区中取走了一个或者多个数据后再去唤醒它。同样地，当缓冲区已经空了，而消费者还想去取消息，此时也可以让消费者进行休眠，等待生产者

2、放入一个或者多个数据时再唤醒它。听起来好像蛮对的，无懈可击似的，但其实在实现时会有一个竞争条件存在的。为了跟踪缓冲区中的消息数目，需要一个变量count。如果缓冲区最多存放N个消息，则生产者的代码会首先检查count是否达到N，如果是，则生产者休眠；否则，生产者向缓冲区中放入一个消息，并增加count的值。消费者的代码也与此类似，首先检测count是否为0，如果是，则休眠；否则，从缓冲区中取出消息并递减count的值。同时，每个进程也需要检查是否需要唤醒另一个进程。代码可能如下：//缓冲区大小#d

3、efineN100intcount=0;//跟踪缓冲区的记录数/*生产者进程*/voidprocedure(void){intitem;//缓冲区中的数据项while(true)//无限循环{item=produce_item();//产生下一个数据项if(count==N)//如果缓冲区满了，进行休眠{sleep();}insert_item(item);//将新数据项放入缓冲区count=count+1;//计数器加1if(count==1)//表明插入之前为空，{//消费者等待wakeup(

4、consumer);//唤醒消费者}}}/*消费者进程*/voidconsumer(void){intitem;//缓冲区中的数据项while(true)//无限循环{if(count==0)//如果缓冲区为空，进入休眠{sleep();}item=remove_item();//从缓冲区中取出一个数据项count=count-1;//计数器减1if(count==N-1)//缓冲区有空槽{//唤醒生产者wakeup(producer);}consume_item(item);//打印出数据项}}

5、看上去很美，哪里出了问题，这里对count的访问是有可能出现竞争条件的：缓冲区为空，消费者刚刚读取count的值为0，而此时调度程序决定暂停消费者并启动执行生产者。生产者向缓冲区中加入一个数据项，count加1。现在count的值变成了1.它推断刚才count为0，所以此时消费者一定在休眠，于是生产者开始调用wakeup(consumer)来唤醒消费者。但是，此时消费者在逻辑上并没有休眠，所以wakeup信号就丢失了。当消费者下次运行时，它将测试先前读到的count值，发现为0（注意，其实这个时刻

6、count已经为1了），于是开始休眠（逻辑上）。而生产者下次运行的时候，count会继续递增，并且不会唤醒consumer了，所以迟早会填满缓冲区的，然后生产者也休眠，这样两个进程就都永远的休眠下去了。1，使用信号量解决生产者-消费者问题首先了解一下信号量吧，信号量是E.W.Dijkstra在1965年提出的一种方法，它是使用一个整型变量来累计唤醒的次数，供以后使用。在他的建议中，引入了一个新的变量类型，称为信号量(semaphore)，一个信号量的取值可以为0（表示没有保存下来的唤醒操作）或者为

7、正值（表示有一个或多个唤醒操作）。并且设立了两种操作：down和up（分别为一般化后的sleep和wakeup，其实也是一般教科书上说的P/V向量）。对一个信号量执行down操作，表示检查其值是否大于0，如果该值大于0，则将其值减1（即用掉一个保存的唤醒信号）并继续；如果为0，则进程休眠，而且此时down操作并未结束。另外，就是检查数值，修改变量值以及可能发生的休眠操作都作为单一的，不可分割的原子操作来完成。下面开始考虑用信号量来解决生产者-消费者问题了，不过在此之前，再次分析一下这个问题的本质会

8、更清晰点：问题的实质在于发给一个（尚）未休眠进程（如上的消费者进程在只判断了count==0后即被调度出来，还未休眠）的wakeup信号丢失（如上的生产者进程在判断了count==1后以为消费者进程休眠，而唤醒它）了。如果它没有丢失，则一切都会很好。#defineN100//缓冲区中的槽数目typedefintsemaphore;//信号量一般被定义为特殊的整型数据semaphoremutex=1;//控制对临界区的访问semaphoreempty=N;//计数缓冲区中的空槽数目s