目录
1，生产者消费者问题
问题的提出
初步思考
进程资源共享关系和同步关系分析
问题的具体解决
第一搏
存在的问题
第二搏
多维度思考
1，单生产者、单消费者、多缓冲区
2，多生产者、多消费者、单缓冲
3，单生产者、单消费者、单缓冲
4，允许生产者写时，消费者可读
5，缓冲池无限大
6，调整生产者wait顺序
7，调整消费者wait顺序
8，调整wait顺序（生产者和消费者）
9，调整signal顺序
生产者消费者问题
问题的提出
- 多个生产者、多个消费者通过共享含n个缓冲区的缓冲池Buffer协作；
- 其中生产者负责生产数据并投入缓冲池，消费者从缓冲池中取数据消费；
- 生产者和消费者，每次生产/消费1个数据，要求每个数据必须且只被消费一次；
- 缓冲池为临界资源。请用记录型信号量进行同步。
初步思考
1，生产者可以向未满的缓冲池中放入数据，消费者从非空的缓冲池中取出数据。
2，简化并忽略一些与同步无关的问题：
- 生产的数据以怎样的顺序放入Buffer？消费者怎样取出（进程何时/怎样被唤醒）？
- 假设数据按照次序依次放入缓冲区，不需要详细安排；
3，可以想到使用队列来实现数据资源描述，考虑现实中Buffer的实现，为了更充分的利用空间（当队列以数组形式实现时，防止出现假满队列的情况），采用循环队列。生产者生产一个数据，指针in前移，消费者消费一个数据，指针out前移；
进程资源共享关系和同步关系分析
1，思考：
- 几个进程？：两种进程（生产者，消费者）；
- 共享什么样的资源？：生产者进程共享空缓冲区资源；消费者进程共享满缓冲区资源；
2，生产者进程一样，故可用一个模板来描述。消费者相同；
问题的具体解决
第一搏
考虑到有两种临界资源：空/满缓冲区资源，故设计两个资源信号量：full、empty，于是：
如图，可以实现：生产者进程共享空缓冲区资源，消费者共享满缓冲区资源，当资源不足时，可以对相应进程阻塞。
存在的问题
以入队为例，当执行完Buffer(in):=nextp时，时间片耗尽，这时又进来了一个生产者进程，空缓冲区资源足够，于是也到了Buffer(in):=nextp这一步，但由于上一个进程刚给in所指位置赋值，in还没来得及前移，in所指位置就又被新的数据覆盖，从而出现错误。
第二搏
问题存在的原因是：声明的变量in和out，此时也成为了临界资源，所以对入队和出队的操作也需要采取信号量机制，形成临界区；
设计互斥信号量：mutex（n.互斥量; 斥体; 互斥; 互斥锁; 互斥对象）
至此问题完美解决，上图就是生产者-消费者问题的标准解答！
多维度思考
1，单生产者、单消费者、多缓冲区
显然资源信号量：full和empty，不能省略（省去之后，无法标记缓冲区的状态）；
若互斥信号量省去，会出现读的同时进行写，或者写的同时进行读；
因此无法简化。
2，多生产者、多消费者、单缓冲
此时资源信号量：full和empty初始取值为0，1；
设想运行过程如下：
- 开辟消费者进程，但是由于full为0，进入阻塞；
- 若仍是消费者进程，仍进入阻塞状态；
- 当开辟生产者进程时，empty变为0，在写入数据过程中又有一个生产者进程切换进来，但是此时empty为0，空缓冲资源不足，因此进入阻塞。也就是说此时第一个生产者进程执行完毕释放出full之前，任何生产者/消费者进程都将被阻塞；
- 第一个生产者进程释放full后，便唤醒下一个进程。若为生产者进程，则继续阻塞，否则执行消费者进程；
- 此后同理
由此可见，这种情况不需要设置互斥信号量mutex，也可实现进程互斥！
代码如下：
3，单生产者、单消费者、单缓冲
类似于2的简化版，但是程序仍然同2.
4，允许生产者写时，消费者可读
标准程序中，设置了一个mutex，使得任何时候只有一个生产者或是消费者进程执行；
为了使写时消费者可读，需要设置两个mutex：mutexP和mutexC，使得消费者与消费者进程、生产者与生产者进程之间互斥，而消费者进程与生产者进程可以同时进行。
5，缓冲池无限大
此时空缓冲区资源取之不尽，因此，在生产者在写入数据时不需要考虑申请空缓冲区资源wait(empty)；
即可以省略共享信号量empty。
6，调整生产者wait顺序
如图：
当缓冲池放满数据（条件1），empty=0，full=n，又来一个生产者（条件2），在wait(empty)后进入阻塞，此时mutex已被阻塞，那么此后不论来生产者/消费者，都将阻塞，产生死锁！
7，调整消费者wait顺序
情况同6类似。
当缓冲池无数据（条件1），empty=n，full=0，又来一个消费者（条件2），在wait(full)后进入阻塞，此时mutex已被阻塞，那么此后不论来生产者/消费者，都将阻塞，产生死锁！
8，调整wait顺序（生产者和消费者）
会出现6，7中的问题。
9，调整signal顺序
当空缓冲资源empty=0时，此时一消费者进程执行完signal(empty)，empty=1，若发生了进程切换（消费者行为已经结束），一生产者进程开始执行，但由于mutex未被上一进程释放，因此生产者虽然有空缓冲资源，却无法正常执行，违反了空闲让进的原则。
