系统调用中的信号量PV操作 理发师问题Word文档下载推荐.docx
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privatestaticintcount=0;
privatestaticSemaphorecustomers=newSemaphore（0,10）;
privatestaticintfinish=0;
privatestaticSemaphoremtx=newSemaphore（1,10）;
privatestaticintwaiting=0;
//Methods
publicstaticvoidbarber（）
while（true）
customers.WaitOne（）;
mtx.WaitOne（）;
waiting--;
barbers.Release（）;
mtx.Release（）;
cuthair（）;
finish++;
}
publicstaticvoidcustomer（）
count++;
Console.WriteLine（"
叮咚！
第{0}个顾客来了"
count）;
if（waiting<
chairs）
if（waiting>
0）
此时有{0}个人在等待理发"
waiting）;
else
没有人在等待"
）;
waiting++;
还有{0}个座位,顾客留下"
（chairs-waiting）+1）;
customers.Release（）;
barbers.WaitOne（）;
gethaircut（）;
座位已满，第{0}个顾客离开"
publicstaticvoidcuthair（）
开始理发！
这是理发师的第{0}个顾客."
finish+1）;
Thread.Sleep（0x2328）;
理发完成!
"
publicstaticvoidgethaircut（）
Thread.Sleep（0x238c）;
第{0}个顾客理发完毕,离开."
finish）;
privatestaticvoidMain（string[]args）
stringstr=string.Empty;
请输入椅子的总数目:
chairs=Convert.ToInt32（Console.ReadLine（））;
理发店共有{0}把椅子"
chairs）;
开门接待顾客吗?
Y/N"
for（stringstr2=Console.ReadLine（）;
（str2!
="
Y"
）&
&
y"
str2=Console.ReadLine（））
********对不起，尚未开门！
********"
********营业中，欢迎光临！
newThread（newThreadStart（Program.barber））.Start（）;
while（（str!
（str!
））
Randomrandom=newRandom（DateTime.Now.Millisecond）;
Thread.Sleep（random.Next（1,0x2710））;
*******************************"
newThread（newThreadStart（Program.customer））.Start（）;
if（（finish>
=10）&
（waiting==0））
已经为{0}个顾客理发了，要关门下班吗?
（Y/N）"
str=Console.ReadLine（）;
if（（str=="
）||（str=="
************暂停营业！
**********"
break;
}
题目:
用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-BarberProblem）
理发店有一位理发师，一把理发椅和n把用来等候理发的椅子。
如果没有顾客，则更好师便在理发椅上睡觉，顾客到来时，如理发师闲则理发，否则如有空等候椅则坐等，没有空椅则离开，编写程序实现理发师和顾客程序，实现进程控制，要求不能出现竞争。
2．将1题中问题修改为有两位理发师，设计程序实现同步控制。
问题提示：
可以用一个变量waiting来记录等候理发的顾客数，另使用三个信号量：
用来记录等候理发的顾客数customers；
用来记录理发师是否空闲的信息号量barbers，一个用于互斥访问waiting变量的mutex。
1已经做好了，只是想把理发师扩充问两个，求助！
初始条件：
1．操作系统：
Linux
2．程序设计语言：
C语言
3.设有一个理发师，5把椅子（另外还有一把理发椅），几把椅子可用连续存储单元。
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1．技术要求：
1）为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法
2）每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered”及其线程自定义标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。
3）至少有10个顾客，每人理发至少3秒钟。
4）多个顾客须共享操作函数代码。
2．设计说明书内容要求：
1）设计题目与要求
2）总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
3）数据结构与模块说明（功能与流程图）
4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。
（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。
）
5）运行结果与运行情况
（提示:
（1）连续存储区可用数组实现。
（2）编译命令可用：
cc-lpthread-o 目标文件名 源文件名
（3）多线程编程方法参见附件。
1设计题目与要求
1.1设计题目
用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-BarberProblem）
1.2设计要求
1.2.1初始条件
（1）操作系统：
（2）程序设计语言：
（3）设有一个理发师，5把椅子（另外还有一把理发椅），几把椅子可用连续存储单元。
1.2.2技术要求
（1）为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法
（2）每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered”及其线程自定义标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。
（3）至少有10个顾客，每人理发至少3秒钟。
（4）多个顾客须共享操作函数代码。
2总体设计思想及开发环境与工具
2.1总体设计思想
2.2多线程编程原理
此次在Linux下进行多线程编程需要用到pthread_create和pthread_join这两个函数。
2.2.1创建一个线程
pthread_create用来创建一个线程，原型为：
externintpthread_create（（pthread_t*__thread,__constpthread_attr_t*__attr,void*（*__start_routine）（void*）,void*__arg））
第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。
函数thread不需要参数时，最后一个参数设为空指针。
第二个参数设为空指针时，将生成默认属性的线程。
创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。
2.2.2等待一个线程结束
pthread_join用来等待一个线程的结束，函数原型为：
externintpthread_join__P（（pthread_t__th,void**__thread_return））;
第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存
储被等待线程的返回值。
这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被
等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。
2.2.3信号量
（1）函数sem_init（）用来初始化一个信号量，函数原型为：
externintsem_init__P（（sem_t*__sem,int__pshared,unsignedint__value））;
sem为指向信号量结构的一个指针；
pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；
value给出了信号量的初始值。
（2）函数sem_post（sem_t*sem）用来增加信号量的值。
当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。
（3）函数sem_wait（sem_t*sem）被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。
函数sem_trywait（sem_t*sem）是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。
2.3伪码实现
difinen5；
//为顾客准备的椅子数为5
semaphoremutex=1；
//用于互斥
semaphorecustomers=0；
//等候理发的顾客数
semaphorebarbers=1；
//正在等候顾客的理发师数
intwaiting=0；
//等候理发的顾客数
//理发师线程
voidbarber（）
while（true）//判断有无顾客
wait（customers）;
//若无顾客,理发师睡眠
wait（mutex）;
//互斥
//等候顾客数少一个
signal（mutex）;
//释放临界资源
signal（barber）;
//理发师去为一个顾客理发
cut_hair;
//正在理发
//顾客线程
voidcustomer（）
wait（mutex）;
//互斥
if（waiting<
n）//如果有空椅子，则等待
{
waiting++;
//等候顾客数加1
signal（customers）;
//如果理发师睡觉，唤醒理发师
wait（barber）;
//理发师在理发,顾客等候
get_haircut;
//顾客坐下等理发师
//店里人满了,顾客离开
2.4开发环境与工具
系统平台：
LINUX环境
实现语言：
开发工具：
NANO编辑器
3数据结构与模块说明
3.1数据结构
通过分析课程设计要求，定义以下的数据:
sem_tmutex,customers,barbers;
//designthreesemaphores:
mutex,customer,barbers
intwaiting=0;
//thenumberofwaitingcustomers
intchair[5];
3.2程序模块说明
3.2.1主函数模块
主函数流程图如下：
3.2.2理发师模块
理发师模块函数流程图如下：
3.2.3顾客模块
顾客模块函数流程图如下：
源程序代码
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
unistd.h>
pthread.h>
semaphore.h>
fcntl.h>
errno.h>
#definen5//theshophavefivechairs
//designthreesemaphores:
void*barber（）;
void*customer（void*arg）;
intmain（intargc,char*argv[]）
//create10semaphoresandoneBarbersemaphore
pthread_tCustomer_id[10],Barber_id;
inti;
sem_init（&
mutex,0,1）;
//initmutexsemaphoreto1
customers,0,0）;
//initsemaphorecustomersto0
barbers,0,1）;
for（i=0;
i<
5;
i++）
pthread_create（&
Barber_id,NULL,（void*）barber,NULL）;
for（i=0;
10;
Customer_id[i],NULL,（void*）customer,（void*）（i+1））;
pthread_join（Customer_id[i],NULL）;
pthread_join（Barber_id,NULL）;
return0;
//creatbarberpthread
void*barber（）
intnext;
//wait（customers）,ifnocustomers,barbersleeping
sem_wait（&
customers）;
mutex）;
//wait（mutex）
//thenumerofwaitingreduceone
if（chair[i]!
=0）
next=chair[i];
chair[i]=0;
}
printf（"
Thebarberiscutting%dthcustomer'
shair\n"
next）;
sleep（3）;
sem_post（&
barbers）;
}
//creatcustomerpthread
void*customer（void*arg）
//wait（mutex）if（waiting<
n）
if（waiting<
//thenumerofwaitingplusone
i++）
if（chair[i]==0）
chair[i]=（int）arg;
***************************************************\n"
Entered:
Number%dcustomercomes,andsitsat%dchair\n"
（int）arg,（i+1））;
Thereare%dcustomeronthechair\n"
waiting）;
Thecustomers'
locationare:
%d"
chair[i]）;
\n"
sleep
（1）;
//signal（mutex）
//signal（customers）
//wait（barbers）
Number%dcomes,therearenochairs,thecustomer%disleaving\n"
（int）arg,（int）arg）;
5.2.1编辑，编译和运行的过程图
\
5.2.2错误部分截图
5.2.3正确运行结果图
第一次运行结果如下图：
第二次运行结果如下图：
第三次运行结果如下图；
6调试记录
6.1调试记录
周一因有培训与课设时间冲突，故没有上机操作，查阅了相关书籍，并在网上查找了相关资料，了解了linux多线程编程的原理，应注意的问题，及一些常用命令
周二先设计出了该程序的伪代码即其wait、signal操作。
然后，根据其要求进行编程，由于使用的是多线程编程，开始进行编译的时候，编译命令输入错误，没有输入-lpthread，程序总是出现错误。
同时，创建线程函数时，由于对其格式输入错误导致程序无法运行。
例如sb.c，sb1.c等都为本次调试时的程序。
周三主要是不断的调试并完善程序。
程序可以运行，但与要求总有些不符，故不断的进行修改，并对其输出的格式进行完善，使其输出看起来美观一些，容易观察一些。
例如s.c，b.c等程序为此次调试结果。
周四主要是在原有代码的基础上，使程序更完整些。
并进行结果的截图，开始设计并编写课程设计报告。
6.2自我评析和总结
通过本次编程我熟悉了linux下的多线程编程和信号量实现wait、signal操作的全过程，对同步和互斥问题也有了更深一步的理解，同时，也使我对linux编程有了更多的了解，在很多方面，它与在windows下编程有着很大的不同，对与多线程来说更方便一些。
设计过程中也遇到不少困难，尤其是对于多线程的实现，结果总是不如想象中完美。
比如其顾客编号的输出有时会不按顺序，输入有点乱。
另外，有时，输出结束后，程序仍无法结束，必须强制性关闭终端才可以结束程序，这是本程序的一个不足之处。
在本次课程设计中我深深感觉到自己掌握的知识还远远不够，我明白光是知道书本上的知识是远远不够的，一定要把理论知识和实践结合起来。
同时，要多多学习linux的操作。
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