linux Posix 信号量 三 （经典例子）

本文将阐述一下信号量的作用及经典例子，当中包括“《越狱》寄信”，“家庭吃水果”，“五子棋”，“接力赛跑”，“读者写者”，“四方恋爱”等

首先，讲 semWait操作（P操作）和semSignal操作（V操作）的一些基本原则。（接下来同意称为P，V操作）

1. P操作，s - -，if（s<0）阻塞自己

2. V操作，s++，if（s<=0）唤醒一个其他进程

3. P，V操作时原语（通俗讲，就是执行PV操作时时不能被打打断的）

4. P，V操作总是成对出现的。P:资源申请/分配；V操作：资源的释放

一般每个进程的PV操作代码：

s = ？  //根据资源数进行初始化

P（s）

临界区

V（s）

一.《越狱》寄信

题目描述：

T-boy给brad送信，Mike给Lincon送信，但他们送信收信都通过同一个树洞。

解答：

信号量：

Lincon： 是否有Mike的信，s1 = 0

Brad：    是否有T-boy的信，s2 = 0

Mike和T-boy： 树洞是否为空，s3 = 1

Mike:                    T-boy:                 Lincon:                 Brad:

write()                  write()                P(s1)                    P(s2)

P(s3)                    P(s3)                  getit()                   getit()

putit()                   putit()                 V(s3)                   V(s3)

V(s1)                     V(s2)                 readit()                 readit()

二. 家庭吃水果(对第一题的扩充，不同的只是现在资源比之前多了，变成了3个)

解答：

信号量：

儿子： 是否有苹果，s1 = 0

女儿： 是否有桔子，s2 = 0

爸妈： 是否可以放水果，s3 = 3

爸:                          妈:                     儿子:                      女儿:

makeit()               makeit()              P(s1)                    P(s2)

P(s3)                    P(s3)                  getit()                   getit()

putit()                   putit()                 V(s3)                   V(s3)

V(s1)                    V(s2)                   eatit()                  eatit()

三. 五子棋

题目描述：白子和黑子各有32个，黑子先行，怎样设置信号量，才能黑子先行，且是交替下子

解答：

信号量：

白子可下吗？ s1 = 0

黑子可下吗？ s2 = 1

白                                             黑

for(i=0;i<32;i++){                   for(i=0;i<32;i++){

取子                                          取子

P(s1)                                        P(s2)

放白子                                       放黑子

V(s2)                                        V(s1)

}                                              }

四.接力赛跑

题目描述：四个人进行接力赛跑，要求使用信号量的方法使得跑的顺序是P1->P2->P3->P4

解答：

信号量：

s2：2号接棒 0

s3：3号接棒 0

s4：4号接棒 0

P1                P2                 P3                       P4

P(s2)             P(s3)                   P(s4)

run             run                 run                      run

V(s2)          V(s3)             V(s4)

接上篇的信号量经典例题，其中包括“读者写者”，“过独木桥”，“公交车”，“四方恋爱”等

一. 读者写着问题（这里有很多种情况）：

（1）读者优先

题目描述：有一本书，有多个读者和写者，读写互斥，写写互斥。当多个读者可以同时读，即当有读者在读这本书时，其他的读者也可以进来读，但写者就不能进来写。

解答：

信号量：

w：可写否：1

nReader：读者数 ：0

mutex：读者之间的“互斥”，进出的先后顺序而已：1

写者：                读者

P(w)                P(mutex)

写                    nReader ++

V(w)                if(nReader == 1)//第一个读者

P(w)            //堵塞写者

V(mutex)

读

P(mutex)

nReader - -

if(nReader==0)//最后一个读者

V(w)          //唤醒写者

V(mutex)

（2）写者优先

题目描述：有一本书，有多个读者和写者，读写互斥，写写互斥，不同的是只要有写者等，后续读者必须等待在写者后面

w：可写否：1

nReader：读者数 ：0

mutex：读者之间的“互斥”，进出的先后顺序而已：1

s：用于封锁后续读者 ：1

写者：                读者

P(s)

P(s)                   P(mutex)

P(w)                nReader ++

写                    if(nReader == 1)//第一个读者

V(w)                      P(w)            //堵塞写者

V(s)                  V(mutex)

V(s)

读

P(mutex)

nReader - -

if(nReader==0)//最后一个读者

V(w)          //唤醒写者

V(mutex)

二.过独木桥

题目描述：

桥单向通行，分别从西到东和从东到西

解答：

信号量：

s ： 表示桥可用？ ：1

nw ： 东向西人数 ：0

ne ：  西向东人数 ： 0

m1： 互斥对nw的修改 ：1

m2： 互斥对ne的修改  ：1

ToWest                                                   ToEast

P(m1)                                                      P(m2)

nw++                                                      ne ++

if(1==nw)                                                if(1==ne)

P(s)                                                           P(s)

V(m1)                                                      V(m2)

cross the bridge  to west                        cross the bridge to east

P(m1)                                                      P(m2)

nw--                                                        ne - -

if(0==nw)                                                if(0==ne)

V(s)                                                           V(s)

V(m1)                                                      V(m2)

三.四方恋爱

题目描述：有两男两女，男士送女士玫瑰，女士送男士手表。一一对应，每个只能连接一个

解答：

（1）老师答案

信号量：

m1：互斥女士之间的收花送表行为：1

m2：互斥男士之间的收表送花行为：1

s1：有花？ 0

s2：有表？ 0

女士                                     男士

P(s1)                                  P(m2)

P(m1)                                 送花

收花                                    V(s1)

送表                                    P(s2)

V(s2)                                  手表

V(m1)                                 V(m2)

恋爱                                    恋爱

（2）自己的答案

四个分别是李四（男），张三（男），嘻嘻（女），哈哈（女）

信号量：

g1：是否有表收 ：0

g2：是否有玫瑰收：0

s1：是否可以送表：1

s2：是否可以送玫瑰：1

note：这里只运行一次的，不能够循环

李四                               张三                               嘻嘻                               哈哈

P(s2)                             P(s2)                            P(s1)                             P(s1)

sendRose()                   sendRose                     sendWatch                   sendWath

V(g2)                             V(g2)                            V(g1)                            V(g1)

P(g1)                             P(g1)                            P(g2)                            P(g2)

getWatch                      getWatch                     getRose                        getRose

V(s1)                             V(s1)                            V(s2)                             V(s2)

ps:这个解答我逻辑上想了一下，没有错误，但我一个同学说实际上载机器上跑时好像有问题，自己就没想明白，请高手指教了