老小和尚喝水打水问题用操作系统中互斥的理解给出代码

"老小和尚喝水打水"这个问题常用来讲解并发控制中的同步机制，特别是锁的概念。在这个场景里，大和尚可以同时打水，但小和尚只能在大和尚喝水的时候才能打水。我们可以用操作系统中的互斥量（Mutex）或者信号量（Semaphore）来模拟这种并发控制。下面是一个简单的Python代码示例：

import threading

# 假设我们有两个线程代表小和尚和大和尚
class Monk:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.watering_flag = False
        self.semaphore = threading.Semaphore(1)

    # 打水函数，需要获得互斥锁
    def fetch_water(self):
        self.semaphore.acquire()  # 小和尚等待获取锁
        print(f"{self.name}开始打水")
        time.sleep(2)  # 假设打水需要时间
        self.watering_flag = True  # 设置标记，表示正在喝水
        self.semaphore.release()  # 打完水释放锁

    # 喝水函数，占用互斥锁
    def drink_water(self):
        if not self.watering_flag:
            print(f"{self.name}开始喝水")
            self.watering_flag = True  # 自己喝水，设置标志
        else:
            print(f"{self.name}等大和尚喝完再喝")
        time.sleep(1)  # 假设喝水也需要时间
        self.watering_flag = False  # 喝完水恢复状态

# 创建小和尚和大和尚
small_monk = Monk("小和尚")
big_monk = Monk("大和尚")

# 启动任务
thread_small = threading.Thread(target=small_monk.fetch_water)
thread_big = threading.Thread(target=big_monk.fetch_water)
thread_small.start()
thread_big.start()

thread_small.join()
thread_big.join()

这段代码中，互斥锁通过`semaphore`模拟，小和尚打水前需要先获取锁（`acquire()`），喝完水后释放锁（`release()`）。大和尚则不会阻塞，可以在小和尚喝水的同时打水。当小和尚正在喝水时，大和尚会等待直到小和尚完成。