操作系统经典问题——消费者生产者问题

今日在学习操作系统的过程中遇到了这个问题，实在是很苦恼一时间对于这种问题以及老师上课根据这个问题衍生的问题实在是一头雾水。在网络上寻找了一些大佬的讲解之后算是暂时有了点茅塞顿开的感觉。

首先第一点什么是生产者——消费者问题：

系统中有一组生产者进程和一组消费者进程。生产者进程每次生产一个产品放入缓冲区，消费者进程每次从缓冲区中取出一个产品并使用，那么他们之间具有这样一层关系。

生产者、消费者共享一个初始为空、大小为n的缓冲区。

只有缓冲区没有满的时候才可以让生产者生产产品并放到缓冲区当中。否则只能进行等待。

即缓冲区没有满->生产者生产

只有缓冲区有东西的时候才可以让消费者进行消费，否则只能进行等待。

即缓冲区不空->消费者进行消费

缓冲区是临界资源所有各进程的访问都是互斥的

由上面的描述可知：要执行生产者生产操作的前提条件是缓冲区没满，而执行消费者消费的前提条件是缓冲区不空。

在前操作之后对相应的同步信息量执行V操作  在后操作之前对相应的同步信息量执行P操作

这里我们设置三个信号量：一个互斥信号量mutex用来实现对缓冲区的访问，一个同步信号量empty表示空缓冲区的数量，一个同步信号量full表示非空缓冲区的数量。在这里为了方便新版书上的wait和signal两个函数同一简化为P和V下面所书写均是P和V。

semaphore mutex=1,empty=n,full=0;初始状态下互斥信号量是1空缓冲区也是有n个的非空缓冲区是0个。

生产者生产：

producer (){

while(1)

{ 生产一个产品;

P(empty);//判断是否为空

P(mutex);//判断是否可以进入临界区寻找资源

把产品放入缓冲区;

V(mutex);//释放临界区的资源

V(full); } //非缓冲区有多少产品}

P(mutex)和V(mutex)实现进程的互斥访问，P(empty)实现让缓冲区没满作为生产者生产的前操作，即当empty=0时即无空闲缓冲区数量时，让消费者消费作为生产者生产的前操作。
V(full)实现让缓冲区不空作为消费者消费的前操作，即当full=0时即缓冲区全为空时，让生产者生产作为消费者消费的前操作。

消费者消费

consumer (){

while(1)

{ P(full);//判断非缓冲区是否还有产品

P(mutex);//判断是否可以进入临界区寻找资源

从缓冲区取出一个产品;

V(mutex);/释放临界区的资源

V(empty);//为空缓冲区增加一个空位置

使用产品; }

P(mutex)和V(mutex)实现进程的互斥访问，V(empty)实现让缓冲区没满作为生产者生产的前操作，即当empty=0时即无空闲缓冲区数量时，让消费者消费作为生产者生产的前操作。
P(full)实现让缓冲区不空作为消费者消费的前操作，即当full=0时即缓冲区全为空时，让生产者生产作为消费者消费的前操作。