进程同步典型例题(操作系统)

操作系统中的进程同步是确保多个并发进程能够按照预期顺序和协调执行的关键机制。在这个问题中，我们通过三个具体的实例来理解如何使用信号量实现进程间的同步。 1. **公交车同步例题**： 在这个例子中，司机和售票员需要协同工作以确保乘客安全。司机负责驾驶，而售票员负责关车门、售票和开锁车门。为了保证安全，司机在启动车辆前需等待车门关闭，售票员在开车门前需确保车门已关闭并完成售票。这里使用了两个信号量S1和S2进行同步。S1表示车门是否关闭，初始值为0，司机启动车辆前需调用Wait(S1)，售票员关车门后调用Signal(S1)。S2表示是否可以开车门，初始值为0，售票员售票完毕并准备开车门前调用Wait(S2)，司机到站停车后调用Signal(S2)。这样的设计确保了司机和售票员的操作顺序正确。 2. **水果盘同步**： 这个问题涉及四个进程：爸爸放苹果、妈妈放橘子、儿子吃橘子、女儿吃苹果。盘子作为临界资源，由信号量S1控制，初始值为1。爸爸和女儿之间需要同步，使用S2（初始值0）确保苹果放好后女儿可以吃；同样，妈妈和儿子之间用S3（初始值0）同步橘子的放置和食用。每个进程在操作盘子之前调用Wait(S1)，操作完成后调用Signal(S2或S3)，确保只有一个人在操作盘子，且正确的通知其他人可以行动。 3. **单行车道管理**： 单行车道的管理涉及到车辆的双向通行，但需遵循特定规则。为实现安全行驶，我们需要三个信号量：Sab（初始值1）用于控制车辆互斥进入单行车道，S1（初始值1）和S2（初始值1）分别用于记录和控制由a点和b点进入车辆的同步。ab和ba是共享变量，分别记录由a点和b点进入的车辆数量。车辆在进入车道前先检查是否有同向车辆在行驶，若有则调用Wait对应的信号量，离开车道后调用Signal更新状态，允许另一方向的车辆进入。 以上三个例题展示了信号量在不同场景下的应用，它们帮助我们在并发环境下保证程序的正确性，防止竞态条件和死锁的发生。信号量是操作系统中一种重要的同步原语，通过Wait和Signal操作，可以控制对共享资源的访问，实现进程间的同步和互斥。理解这些基本概念对于深入学习操作系统和并发编程至关重要。