发布时间 : 星期一 文章系统调用中的信号量PV操作 理发师问题更新完毕开始阅读af8f18f74693daef5ef73d2c
题目: 用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-Barber Problem)
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-Barber Problem)
1.2 设计要求 1.2.1 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。
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
题目中要求描述理发师和顾客的行为，因此需要两类线程barber()和customer ()分别描述理发师和顾客的行为。其中，理发师有活动有理发和睡觉两个事件；等待和理发二个事件。店里有固定的椅子数，上面坐着等待的顾客，顾客在到来这个事件时，需判断有没有空闲的椅子，理发师决定要理发或睡觉时，也要判断椅子上有没有顾客。所以，顾客和理发师之间的关系表现为：
（1）理发师和顾客之间同步关系：当理发师睡觉时顾客近来需要唤醒理发师为其理发，当有顾客时理发师为其理发，没有的时候理发师睡觉。
（2）理发师和顾客之间互斥关系：由于每次理发师只能为一个人理发，且可供等侯的椅子有限只有n把，即理发师和椅子是临界资源，所以顾客之间是互斥的关系。
（3）故引入3个信号量和一个控制变量：
ⅰ控制变量waiting用来记录等候理发的顾客数，初值为0；
ⅱ信号量customers用来记录等候理发的顾客数，并用作阻塞理发师进程，初值为0；
ⅲ信号量barbers用来记录正在等候顾客的理发师数，并用作阻塞顾客进程，初值为1； ⅳ信号量mutex用于互斥，初值为1
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：
extern int pthread_create((pthread_t *__thread, __const pthread_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：
extern int pthread_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：
extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __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，