一、簡單生產者-消費者問題

問題描述：一組生產者程序和一組消費者程序共享一個初始為空、大小為 n 的緩衝區，只有緩衝區沒滿時，生產者才能把訊息放入到緩衝區，否則必須等待；只有緩衝區不為空時，消費者才能從中取出訊息，否則必須等待。由於緩衝區是臨界資源，它只允許一個生產者放入訊息，或者一個消費者從中取出訊息。

問題分析：

　　（1）關係分析。生產者和消費者對緩衝區互斥訪問是互斥關係，同時生產者和消費者又是一個相互協作的關係，只有生產者生產後消費者才能消費，也是同步關係

　　（2）整理思路。只有生產者、消費者兩個程序，且存在互斥和同步關係。所以需要解決的是互斥和同步 P V 操作的位置

　　（3）訊號量設定。訊號量 mutex 作為互斥訊號量，用於控制互斥訪問緩衝池，初值為 1 ；訊號量 full 用於記錄緩衝池中滿緩衝區數，初值為 0 ；訊號量 empty 用於記錄緩衝池中空緩衝區數，初值為 n。

程序虛擬碼描述：

 1 semaphore mutex = 1;           // 臨界區互斥訊號量
 2 semaphore empty = n;           // 空閒緩衝區
 3 semaphore full = 0;            // 滿緩衝區
 4 
 5 producer() {
 6     while(1){
 7         生產資料;
 8         P(empty);
 9         P(mutex);
10         將資料放入緩衝區;
11         V(mutex);
12         V(full);
13     }
 
14 }
15 
16 Customer() {
17     while(1){
18         P(full);
19         P(mutex);
20         將資料衝緩衝區取出;
21         V(mutex);
22         V(empty);
23         使用資料;
24     }
25 }

二、橘子-蘋果問題

問題描述：桌子上有一隻盤子，每次只能向其中放入一個水果。爸爸專向盤子中放蘋果，媽媽專向盤子中放橘子，兒子專吃橘子，女兒專吃蘋果。只要盤子為空，爸爸媽媽就可以向盤子中放一個水果；只有盤子中有想吃的水果時，兒子女兒才能取出一個水果吃

問題分析：

　　（1）關係分析：爸爸媽媽是互斥關係，臨界資源為盤子；爸爸和女兒、媽媽和兒子是同步關係，且這兩對程序必須連起來；兒子和女兒之間沒有互斥同步關係。

　　（2）整理思路：可以抽象為兩個生產者和兩個消費者被連線到大小為 1 的緩衝區上。

　　（3）訊號量設定：首先設定訊號量 plate 為互斥訊號量，初值為 1；訊號 apple 為同步訊號量，初值為 0；訊號 orange 為同步訊號量，初值為 0。

程序虛擬碼描述：

semaphore plate = 1;      // 盤子
semaphore apple = 0;     // 蘋果
semaphore orange = 0;   // 橘子

Father() {
    while(1){
        準備一個蘋果;
        P(plate);
        將蘋果放入盤子中;
        V(apple);
    }
}

Mother() {
    while(1){
        準備一個橘子;
        P(plate);
        將橘子放入盤子中;
        V(orange);
    }
}

Son() {
    while(1){
        P(orange);
        將橘子取出;
        V(plate);
        吃橘子;
    }
}

Daughter() {
    while(1){
        P(apple);
        將蘋果取出;
        V(plate);
        吃蘋果;
    }
}