pv操作经典例题讲解

PV（Process and Value）操作是用于进程同步的经典操作之一，它能够保证多个线程的有序执行。在本文中，我们将通过一个经典例题，分享如何理解和运用PV操作进行线程同步。

假设有两个进程P1和P2，它们共享一个资源，可以同时对资源进行读写操作，但不能同时对资源进行写操作。如果P1正在写资源，那么P2就必须等待P1写完之后才能进行写操作。

为了实现这一要求，我们可以使用PV操作对资源进行加锁。在这个例子中，我们需要分别定义两个全局变量：一个Semaphore类型的变量empty表示缓冲区空余的可用资源个数；一个Semaphore类型的变量full表示缓冲区已经被占用的资源个数。

P1进程的伪代码如下：

1. while(true){

2. //生产一个新资源

3. item = produce_item();

4. //等待空余的资源：

5. P(empty);

6. //锁定此缓冲区，添加新资源

7. P(mutex);

8. //将新资源添加进缓冲区

9. add_item(item);

10. //解锁此缓冲区

11. V(mutex);

12. //增加占用资源个数

13. V(full);

14.}

P2进程的伪代码如下：

1. while(true){

2. //等待缓冲区内存在资源

3. P(full);

4. //锁定此缓冲区，取出一个资源

5. P(mutex);

6. //从缓冲区中取出一个资源

7. item = remove_item();

8. //解锁此缓冲区

9. V(mutex);

10. //增加空余资源个数

11. V(empty);

12. //处理资源

13. consume_item(item);

14.}

上述的伪代码中，P(empty)和P(full)分别表示“等待空余资源”和“等待非空缓冲区”，V(empty)和V(full)表示“添加空余资源”和“添加缓冲区内有资源”。另外，P(mutex)和V(mutex)的作用是对缓冲区进行互斥锁定，从而保证P1和P2操作缓冲区的顺序。

需要注意的是，PV操作需要满足四个条件：

1. 仅当可用资源个数大于0时，P(empty)才会被满足。

2. 仅当占用资源个数大于0时，P(full)才会被满足。

3. 在任何时刻只能有一个线程进入临界区，即在执行P(empty)和P(full)时必须保证互斥。

4. 线程不能在临界区等待。

通过本文中的例题，我们可以了解到，PV操作是多线程编程中一种重要的进程同步方式，它可以实现对资源的安全访问和控制，从而避免线程间的竞争和死锁问题。