（二十四）操作系统-吸烟者问题

一、问题描述

  假设一个系统有三个抽烟者进程和一个供应者进程。每个抽烟者不停地卷烟并抽掉它，但是要卷起并抽掉一支烟，抽烟者需要有三种材料:烟草、纸和胶水。三个抽烟者中，第一个拥有烟草、第二个拥有纸、第三个拥有胶水。供应者进程无限地提供三种材料，供应者每次将两种材料放桌子上，拥有剩下那种材料的抽烟者卷一根烟并抽掉它，并给供应者进程一个信号告诉完成了，供应者就会放另外两种材料再桌上，这个过程一直重复（让三个抽烟者轮流地抽烟)

二、问题分析

  本质上这题也属于“生产者-消费者”问题，更详细的说应该是“可生产多种产品的单生产者-多消费者”。（如若不了解可以看文章（二十二）操作系统-生产者·消费者问题 （二十三）操作系统-多生产者·多消费者问题)

1．关系分析

  找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步、互斥关系。
  桌子可以抽象为容量为1的缓冲区,要互斥访问。

• 组合一:纸+胶水
• 组合二:烟草+胶水
• 组合三:烟草+纸

  同步关系（从事件的角度来分析）:

• 桌上有组合一→第一个抽烟者取走东西
• 桌上有组合二→第二个抽烟者取走东西
• 桌上有组合三→第三个抽烟者取走东西
• 发出完成信号→供应者将下一个组合放到桌上

2．整理思路

  根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序。
  PV操作顺序：“前V后p”

3．设置信号量

  设置需要的信号量，并根据题目条件确定信号量初值。(互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少)

三、实现

//缓冲区大小为1，同一时刻，四个同步信号量中至多有一个的值为1
semaphore offer1 =0;  //桌上组合一的数量
semaphore offer2 =0;  //桌上组合二的数量
semaphore offer3 =0;  //桌上组合三的数量
semaphore finish =0;  //抽烟是否完成
int i =0;  //用于实现”三个抽烟者轮流抽烟”provider （）{while(1){if(i==0){将组合一放桌上;v(offer1);}else if（i==1){将组合二放桌上;V(offer2);}else if(i==2){将组合三放桌上;v(offer3);}i=(i+1)%3;P(finish);
}smoker1(){while(1){P(offer1);从桌上拿走组合一;卷烟;抽掉;v(finish);
}smoker2(){while(1){P(offer2);从桌上拿走组合二;卷烟;抽掉;v(finish);
}smoker3(){while(1){P(offer3);从桌上拿走组合三;卷烟;抽掉;v(finish);
}

四、总结

  吸烟者问题可以为我们解决“可以生产多个产品的单生产者”问题提供一个思路。
  值得吸取的精华是:“轮流让各个吸烟者吸烟”必然需要“轮流的在桌上放上组合一、二、三”，注意体会我们是如何用一个整型变量i 实现这个“轮流”过程的。
  若一个生产者要生产多种产品（或者说会引发多种前驱事件），那么各个V操作应该放在各自对应的“事件”发生之后的位置。