PV操作在并发控制中的应用实例解析

"本资源主要涉及P_V操作在并发编程中的应用，通过一系列经典例题解释了如何使用P_V操作解决同步和互斥问题。" P_V操作是荷兰计算机科学家Edsger Dijkstra提出的信号量机制中的两种基本操作，用于在多进程环境下控制对共享资源的访问。P操作表示“请求资源”，V操作表示“释放资源”。在并发系统中，P_V操作常用于解决进程间的同步和互斥问题。 问题1中，司机与售票员的例子展示了如何使用P_V操作协调两个进程的工作。司机进程在P(S1)请求启动汽车的权限，然后执行相应操作，到站后释放S2，允许售票员开门。售票员进程则在关车门后释放S1，让司机可以启动汽车，接着在P(S2)请求开门权限，开门后执行上下乘客的操作。这样的设计确保了司机和售票员的操作不会发生冲突。 问题2是关于图书馆座位管理的问题。在第一个解决方案中，设信号量S=100代表座位数，MUTEX=1用于控制登记和注销操作的互斥。读者进程在P(S)获取座位后，再进行登记，阅读结束后P(MUTEX)注销并V(S)释放座位。这样可以保证每次只有一个读者进行登记或注销，并且在图书馆满座时，后续读者会被阻塞。第二个解决方案中，引入COUNT变量记录剩余座位，若无座位则直接返回，避免读者等待。 问题3是关于独木桥通行的控制。第一种情况只需设置一个互斥信号量MUTEX，每次只有一个行人能过桥。第二种情况考虑了同方向行人的同时通行，引入了MD和MX两个计数信号量，分别控制东向西和西向东的行人。第三种情况类似读者写者问题，需要区分东向西的“读者”和西向东的“写者”，分别使用MD和MX控制。 这些例题展示了P_V操作在实际问题中的应用，帮助理解如何通过信号量机制实现并发环境下的同步和互斥，保证了程序的正确性和系统资源的有效利用。通过分析和解决这些问题，我们可以深入理解并发编程中的核心概念，并掌握解决这类问题的关键技巧。