Problem producenta i konsumenta – klasyczny informatyczny problem synchronizacji. W problemie występują dwa rodzaje procesów: producent i konsument, którzy dzielą wspólny zasób – bufor – dla produkowanych (i konsumowanych) jednostek. Zadaniem producenta jest wytworzenie produktu, umieszczenie go w buforze i rozpoczęcie pracy od nowa. W tym samym czasie konsument ma pobrać produkt z bufora. Problemem jest taka synchronizacja procesów, żeby producent nie dodawał nowych jednostek gdy bufor jest pełny, a konsument nie pobierał gdy bufor jest pusty.
Rozwiązaniem dla producenta jest uśpienie procesu producenta w momencie gdy bufor jest pełny. Pierwszy konsument, który pobierze element z bufora budzi proces producenta, który uzupełnia bufor. W analogiczny sposób usypiany jest konsument próbujący pobrać z pustego bufora. Pierwszy producent, po dodaniu nowego produktu umożliwi dalsze działanie konsumentowi. Rozwiązanie wykorzystuje komunikację międzyprocesową z użyciem semaforów. Nieprawidłowa implementacja powyższego algorytmu może skutkować zakleszczeniem.
Rozważać można również nieco uproszczoną wersję problemu – z buforem o nieograniczonej pojemności, a także trudniejszą – z większą liczbą producentów i konsumentów.
Rozwiązanie W rozwiązaniu poniżej używamy dwóch semaforów: pusty oraz pełny. Semafor pusty jest opuszczany przed dodaniem do bufora. Jeśli bufor jest pełny semafor nie może być opuszczony i producent zatrzymuje się przed dodaniem. W następnym uruchomieniu konsumenta semafor jest podniesiony, co umożliwia producentowi dodanie jednostki do bufora. Konsument działa w analogiczny sposób.
semaphore pełny = 0 semaphore pusty = ROZMIAR_BUFORA
procedure producent() { while (true) { produkt = produkuj() down(pusty) dodajProduktDoBufora(produkt) up(pełny)
procedure konsument() { while (true) { down(pełny) produkt = pobierzProduktZBufora() up(pusty) użyjProdukt(produkt)
Powyższe rozwiązanie działa poprawnie w przypadku, gdy istnieje tylko jeden producent i tylko jeden konsument. W czasie działania wielu procesów może dojść do próby jednoczesnego odczytania bądź zapisania produktu w buforze w tym samym miejscu.
Zobacz też problem czytelników i pisarzy problem ucztujących filozofów
Bibliografia Wykłady z systemów operacyjnych (wazniak.mimuw.edu.pl) The Little Book of Semaphores, Allen B. Downey, wydanie 2
Kategoria:Programowanie równoległe