PV操作（操作系统） 详解 消费者 生产者问题

在讲解PV操作之前，需要先明白PV操作用来解决什么问题？

PV操作用以解决进程间的互斥问题

eg：火车售票问题 。以下就会出现BUG，假设当 x = 1时，如果
p1 , p2 , 同时执行，那么相当于票数为1的这张票售卖两次，这显然是不能出现的错误。

cobegin     // 表示p1 ， p2 同时执行
int x = 7 ; // 假设 x 为北京到上海的机票，还剩下7张
void p1(){
    if(x>0) x = x - 1 ; cout << "买票成功" << endl ;
    else                cout << "票已售完" << endl ; 
}
void p2(){
    if(x>0) x = x - 1 ; cout << "买票成功" << endl ;
    else                cout << "票已售完" << endl ; 
}
coend 

那么如何解决？？？

其实很简单，只需要让p1执行的时候，p2不要执行。p2执行的时候，p1不要执行。此时就需要对该程序PV操作。参考代码如下：

Semapohore s = 1 ;    // s 为信号量，用于实现互斥操作。也是对临界资源的设定。
int x = 7 ;            // 假设 x 为北京到上海的机票，还剩下7张
cobegin               // 表示p1 ， p2 同时执行
void p1(){
    p(s) ;             // 把信号量s锁住，让p2不能执行，s -- ;如果s <= 0 , 则进入等待无法向下继续执行
    if(x>0) x = x - 1 ; cout << "买票成功" << endl ;
    else                cout << "票已售完" << endl ; 
    v(s) ;   // 把信号量s锁住，让p1可以执行，s ++ 
}
void p2(){
    p(s) ;
    if(x>0) x = x - 1 ; cout << "买票成功" << endl ;
    else                cout << "票已售完" << endl ; 
    v(s) ;
}
coend 

经典进程问题：生产者 消费者问题

1：一个生产者与一个消费者共同使用一个缓冲区 且只能放进一件产品

Semaphore s = 1 ;  // 代表缓冲区能否放进产品
Semaphore t = 0 ;  // 代表缓冲区能否取出产品
cobegin 
void prudece(){
     p(s) ;       // 把缓冲区锁住，无法放进产品
     生产产品并且放进缓冲区
     v(t) ;        // 缓冲区中可以取出产品
}
void consumer(){
     p(t) ; 
     从缓冲区取出产品
     v(s) ;  // 释放缓冲区。
}

2：一个生产者与一个消费者共同使用一个缓冲区 且能放进n件产品(n>1);
（与第一个不同的是，缓冲区中不止一件产品）

Semaphore s = 1 ;  // 代表缓冲区能否放进产品 ， s = 1 表示能放进
Semaphore t = 0 ;  // 代表缓冲区能否取出产品 ， t = 0 表示无法取出
int b[n] ;         // 缓冲区的每一个位置是否有产品存放
int w1 = 0 , w2 = 0 ; // 代表产品以及存放到的位置 和 产品应该要取出来的位置。  
cobegin 
void prudece(){
     p(s) ;       // 把缓冲区锁住，无法放进产品
     生产产品并且放进缓冲区
     b[w1] = 1 ; // 表示 w1 这个位置  已经放进产品
     w1 = (w1 + 1) % n ; // 下次放进产品则需要在下一个位置
     v(t) ;        // 缓冲区中可以取出产品
}
void consumer(){
     p(t) ; 
     从缓冲区w2取出产品
     w2 = (w2 + 1) % n ; 
     v(s) ;  // 释放缓冲区。
}

3：多个生产者与多个消费者共同使用一个缓冲区 且能放进n件产品(n>1);（与第二个不同的是，有多个生产者可以共同生产，但是不能同时放进缓冲区；有多个消费者可以共同消费，但是不能同时从缓冲区取出产品）

思路：

1 :  设置三个信号量 。
   （1）：s = 1 , 表示缓冲区可以使用
    (2) :  empty = n , 表示缓冲区中空的数量（即表示可以放进产品的数量）
    (3) :  full = 0 ;  表示缓冲区已经放进产品的数量    
2 :  设置 w1 ， w2 两个值，分别表示从缓冲区w1值放进产品 ， 从缓冲区w2值取出产品

3 : s 作为互斥信号使用 

代码如下：

Semaphore s = 1 , empty = n , full = 0 ;
int w1 = 0 , w2 = 0 ;
int b[n] ;
cobegin
void pruduct(){
     p(s) ;
     p(empty) ;
     b[w1] = 1 ;  // 在w1放进产品 ， 用1表示（注：只是为了表示简单）
     w1 = (w1 + 1) % n ;
     v(s) ;
     v(full) ;
}
void consume(){
     p(s) ;
     p(full) ;
     b[w2] = 0 ;
     w2 = (w2 + 1) % n ;
     v(s) ; 
     v(empty) ;
}