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。（注：这里的“产品”理解为某种数据）

生产者，消费者共享一个初始为空，大小为n的缓冲区。

只有缓冲区没满时，生产者才能把产品放入缓冲区，否则必须等待。缓冲区没满——>生产者生产

只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出产品，否则必须等待。缓冲区没空——>消费者消费

缓冲区是临时资源，各进程必须互斥地访问。

semaphore mutex=1;//互斥信号量，实现对缓冲区的互斥访问

semaphore empty=n;//同步信号量，表示空闲缓冲区的数量

semaphore full=0;//同步信号量，表示产品的数量，也即非空缓冲区的数量

producer(){
while(1){
生产一个产品；
P（empty);//消耗一个空闲缓冲区
P(mutex);//实现互斥是在同一进程中进行一对PV操作
把产品放入缓冲区；
V（mutex);
V(full);//增加一个产品
}
}
consumer(){
while(1){
P(full);//消耗一个产品（非空缓冲区） 实现两进程同步关系，是在其中一个进程中执行P，另一个进程中执行V；
P（mutex);
从缓冲区取出一个产品；
V（mutex);
V(empty);增加一个空闲缓冲区
使用产品；
}
}

　　思考：能否改变相邻P、V操作的顺序

producer(){
while(1){
生产一个产品；
P（mutex);//*1*
P(empty);//*2*
把产品放入缓冲区；
V（mutex);
V(full);
}
}
consumer(){
while(1){
P(mutex);//*3*
P（full);//*4*
从缓冲区取出一个产品；
V（mutex);
V(empty);
使用产品；
}
}

　　若此时缓冲区内已经放满产品，则empty=0，full=n.

则生产者进程执行*1*使mutex变为0，再执行*2*，由于已经没有空闲缓冲区，因此生产者进程被阻塞。由于生产者阻塞，因此切换成消费者进程。消费者进程执行*3*，由于mutex为0，即生产者还没有释放对临界资源的锁，因此消费者也被阻塞。这就造成了生产者等待消费者释放空闲缓冲区，而消费者又等待生产者释放临界区的情况，生产者和消费者循环等待被对方唤醒，出现“死锁”。

同样的，若缓冲区中没有产品，即full=0,empty=n.按*3*4*1*的顺序执行就会发生死锁。

因此，实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后。

V操作不会导致进程阻塞，因此两个V操作顺序可以交换。

PV操作题目的解题思路：

1，关系分析。找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步互斥关系。

2，整理思路。根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序。

3，设置信号量，设置需要的信号量，并根据题目条件确定信号量初值（互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少）

生产者消费者问题是一个互斥、同步的综合问题。对于初学者来说最难的是发现题目中隐含的两对同步关系。

有时候是消费者需要等待生产者生产，有时候是生产者要等待消费者消费，这是两个不同的“一前一后问题”，因此也需要设置两个同步信号量。

易错点：实现互斥和实现同步的两个P操作的先后顺序（死锁问题）