有参考书上的原分析如下:
这是一个典型的生产者-消费者的问题,其中进程PA和PB分别为生产者与消费者,管道为临界区。我们的程序应该设置1个同步信号量,为1时说明管道已满拒绝PA再写入数据,为0时说明管道为空拒绝PB再读出数据,管道初始是没有数据的,所以初始值为0,(特例情况即管道的大小为1个单位);程序还需要1个互斥信号量,来保证程序只有一个进程访问管道,初始值为1。因此选择B。
事实上这个分析是错误的,但是答案是正确,为什么?
首先来明白什么是互斥信号量。互斥信号量是一个可以处于两态之一的变量:解锁态和加锁态。在该题中,即表示:PA、PB中任何一个在对管道进行读或写时,剩下的那个进程必须等待,而不能一起进行读写,只有当其中一个操作之后才可以让另一个对管道操作。而互斥信号量的使用如下:
// mutext是互斥信号量进程A:
// mutext是互斥信号量进程A:
{
......
P(mutext);
临界区;
V(mutext);
.....
}
进程B:
{
......
P(mutext);
临界区;
V(mutext);
.....
}
再回到那个题目,如果按照该题的原分析,使用一个同步信号量一个互斥信号量,不管你如何调整语句顺序,都不能使PA、PB正常并发执行。
正确的分析如下:
在这里,因为只有两个进程,所以不必要设置互斥访问信号量,只需要设置两个同步信号量即可(两个同步信号量即可保证这两个进程对管道的互斥访问):empty,表示空管道个数,初值显然为1;full,表示满管道个数,初值显然为0。
其进程语句如下:
PA进程:
while (true)
{
P(empty);
写数据到管道;//进入临界写读数据
V(full);
}
PB进程:
while(true)
{
P(full);
从管道读数据;//进入临界区读数据
V(empty)
}
现在如果PA企图要连续两次写数据,第一次写完之后empty=0,第二次进入PA内再执行P(empty);使得empty=-1,于是PA被阻塞在临界区这个地方,将PA置入阻塞在empty的等待队列。它必须等到执行PB中的V(empty)才可以第2次写入,因为执行PB中的V(empty)之后,empty=0,表明有进程被阻塞在empty信号量上,系统查询empty信号量的等待队列,发现PA,于是调入PA执行临界区操作,注意,因为PA中临界区在“P(empty);”语句之后,继续执行PA时不能又一次执行“P(empty);”,而是直接从临界区“写数据到管道;”开始继续执行。
这里有两个关键点:(1)两个同步量即可保证互斥访问,理由是只有两个进程PA、PB。(2)在唤醒某一个进程时是接着从临界区执行的,而不是让该进程从头开始执行。