生产者消费者需要多个互斥锁来访问关键部分？答案

【问题标题】：Producer consumer multiple mutex needed to access critical section?生产者消费者需要多个互斥锁来访问关键部分？
【发布时间】：2014-03-10 09:07:38
【问题描述】：

有 3 个工具。消费者需要 2 个工具来修改缓冲区。如果消费者 A 拿了 2 个工具，消费者 B 拿了 1 个，那么消费者 B 将不得不等待另一个工具发布。

我不确定我是否以正确的方式考虑这个问题。我解释它的方式是我需要 3 个互斥体，而消费者必须将 2 个锁定在 3 个之外，这是正确的想法吗？

我认为我不应该使用信号量，因为我不希望多个线程同时访问共享资源。在正常的生产者消费者问题中，只有 1 个互斥锁，但在这里我需要 3 个中的任何 2 个，我该如何处理？

【问题讨论】：

标签： c multithreading pthreads producer-consumer

【解决方案1】：

是的，您可以使用 3 个互斥锁，但您必须小心避免死锁。为此，您必须建立一个众所周知的获取锁的顺序：例如，始终首先为具有最低标识符的工具获取锁。在这种情况下，避免死锁始终是按相同顺序获取锁的问题。

一些伪代码：

pthread_mutex_t locks[3]; // 1 lock for each tool

critical_function() {
    /* Acquire 2 tools, t1 and t2 */
    first = min(t1, t2);
    second = max(t1, t2);
    locks[first].lock();
    locks[second].lock();
    /* Do work... */
    locks[first].unlock();
    locks[second].unlock();
}

这假设您将 ID 与0-2 范围内的每个工具相关联。

但请注意，如果您愿意，最多只能有一个生产者/消费者同时工作，因为只有 3 个工具。因此，您可能想改用单个互斥锁，锁定它，获取 2 个工具，完成工作并释放它 - 毕竟，并行性的可能性不大，您最多有一个生产者/消费者在工作，而其他人在工作拿着 1 个工具等待。

【讨论】：

你是对的，没有并行性。在我的场景中，我有 1 个生产者和 3 个消费者。假设有工具0，工具1，工具2。我想让消费者 A 能够获取其中的任何两个，以便消费者 A 可以使用工具 1 和工具 2。消费者 B 获得工具 0 并等待另一个工具被释放，而消费者 C 没有。当消费者 A 释放工具 1 和工具 2 时，消费者 B 应该能够抓取任何工具、工具 1 或工具 2，或者消费者 C 可能在 B 抓取工具之前抓取两者。我不知道如何处理这个问题，因为没有顺序。
@user3400882 好吧，我的回答应该会有所帮助 - 是否有您不理解的特定部分？我展示的方法应该适合这个问题。

【解决方案2】：

好吧，首先看看你的共享资源是什么？当然是工具。现在有三个工具，其中两个是工作所必需的。因此，每当消费者想要获得工具时，我们都需要小心。假设函数AcquireTools() 将工具分配给消费者。现在这很容易解决。首先我们声明一个全局变量mutex并将其初始化为1。然后，

wait(mutex);   
AcquireTools();
//do work
signal(mutex);

假设消费者A想要这两个工具，它将调用wait(mutex)，mutex的值变为0。现在，当消费者A 工作时，消费者B 需要这两个工具。它将调用wait(mutex)，但是mutex=0的值，所以它不能继续，直到消费者A发出信号并且mutex的值变回1。

【讨论】：