睡眠理髮師課程設計報告

《作業系統》課程設計報告

專業：電腦科學與技術

班級： 08 計本（2）班

題目名稱：理髮師問題

完成日期： 2011 . 6

甘肅政法學院電腦科學學院

目錄一.題目內容 2

二.課程設計目的 3

三.設計思想說明 3

四.系統結構的說明 3

（一）標頭檔案宣告 3

（二）定義各種變數 3

（三）訊號量的定義 3

（四）相關函式及執行緒的定義 3

五.資料結構說明 4

六.程式用到的系統呼叫（api） 4

七.程式總體演算法流程圖 4

八.程式執行 5

九.使用說明書 7

十.程式設計總結 7

參考文獻 8

附錄 8

（一）**清單 8

（二）課程設計分工表 11

睡眠理髮師問題

有乙個理髮師，一把理髮椅和n把提供給等候理髮的顧客座的椅子。如果沒有顧客，則理髮師便在理髮椅子上睡覺；當第乙個顧客到來時，必須喚醒該理髮師進行理髮；如果理髮師正在理髮時又有顧客到來，則如果有空椅子可坐，他就坐下來等待，如果沒有空椅子，他就離開理髮店。

為理髮師和顧客各編一段程式描述他們的行為，要求不能帶有競爭條件，試用p、v操作實現。

通過本次課程設計，能深入徹底的弄清楚睡眠理髮師問題，能夠舉一反三，遇到同樣的問題能夠很快解決。通過自己的實際操作，認真分析，理解程序，執行緒，訊號量之間的關係和他們的實現過程，掌握一些基本的系統呼叫的用法及其所實現的功能。用c++來實現睡眠理髮師的課程設計，達到複習c++相關知識的目的。

此題可看作是n個生產者和1個消費者問題。

顧客作為生產者，每到來乙個就使計數器count增加1，以便讓理髮師理髮（相當於消費）至最後乙個顧客（相當於產品）。並且，第1個到來的顧客應負責喚醒理髮師；如果不是第1個到達的顧客，則在有空椅子的情況下坐下等待，否則離開理髮店（該訊息可由計數器count獲得）。主要有以下一些函式來實現整個問題的實現過程：

（1）用隨機函式random()來產生進入理髮店的顧客。

（2）定義理髮師的理髮函式cuthair()用來實現理髮操作。

（3）定義顧客被理髮的函式gethaircut()用來實現顧客被理髮的操作。

（4）用顧客執行緒customer實現對顧客行為的控制。

（5）用理髮師執行緒barber實現對理髮師行為的控制。

（6）定義主函式main實現對兩個執行緒的控制和執行操作。

（一）標頭檔案宣告

#include "stdafx.h"

#include "windows.h"

#include "iostream.h"

#include "math.h"

（二）定義各種變數

int long waiting(0

int chairs

char open_door

char close_door

int count(0

int finish(0

（三）訊號量的定義

dword a;% 互斥訊號量:mutex 用來互斥對臨界變數count的訪問

計數訊號量 customers用來記錄等候的顧客資料,barbers用來記錄等待的理髮師數,這裡barbers只有兩種取值,要不是0要不是1

臨界變數:count由理髮師程序和顧客程序共同訪問,用來記錄在椅子上等著的顧客數

n 椅子數,為最多等候的顧客數

handle mutex =::createmutex(null, false, "mutex");

handle barbers =::createsemaphore(null, 1,1, "barbers");

handle customers =::createsemaphore(null,0,3,"customers");

（四）相關函式及執行緒的定義

定義隨機函式int random()來產生顧客，並使兩個顧客間的時間少於15秒

定義理髮師的理髮函式void cuthair()，用時15秒

定義顧客被理髮的函式void gethaircut()

定義顧客執行緒dword winapi customer(lpvoid pparm2)

定義理髮師執行緒dword winapi barber(lpvoid pparm1)

定義主函式實現執行緒的操作int main(int argc, char* argv)

本程式用到了資料結構中的佇列，理髮的顧客由隨機函式產生，顧客遵從先到先理髮的原則，但佇列的長度限制為輸入的理髮店中的椅子的個數，當理髮店的椅子沒有空位的時候，到來的顧客主動退出加入佇列。理髮師對佇列中的顧客進行先到先服務的原則理髮。

六.程式用到的系統呼叫（api）

（1）createthread（）：建立執行緒

（2）createmutex（）：找出當前系統是否已經存在指定程序的例項。如果沒有則建立乙個互斥體，用來同步。

如果乙個執行緒獲取了互斥體，則要獲取該互斥體的第二個執行緒將被掛起，直到第乙個執行緒釋放該互斥體。createmutex（）函式可用來建立乙個有名或無名的互斥量物件

（3）createsemaphore()：createsemaphore() 是系統提供的api，包含在windows.h 中，應用在同步的處理中。

作用是建立乙個新的訊號機，執行成功，返回訊號機物件的控制代碼；零表示出錯。一旦不再需要，一定記住用closehandle關閉訊號機的控制代碼。它的所有控制代碼都關閉以後，物件自己也會刪除。

一旦值大於零，訊號機就會觸發（發出訊號）。semaphore是乙個同步問題機制，不論是event或mutex，其他process在執waitforsingleobject時，就看當時的物件是signal或unsignal而決定是否等待，而semaphore也相同，但是它要變成signal /unsignal的狀態，卻有些不同，它是提供乙個計數值，它允許在這個計數值之內，任何執行到waitforsingleobject的thread都不會停下來，而且每執行waitforsingleobject一次，計數值就減一，當計數值變成0時，該semaphore才會處於unsignal的狀態，而某個thread releasesemaphore時，便會將計數值增加，以便其他的thread或本身可得signal的訊號，而使waitforsingleobject停止等待。

（4）releasesemaphore（）：releasesemaphore（）函式的作用是增加訊號機的計數。如果成功，就呼叫訊號機上的乙個等待函式來減少它的計數。

（5）waitforsingleobject（）：函式用來檢測hhandle事件的訊號狀態，在某一線程中呼叫該函式時，執行緒暫時掛起，如果在掛起的dwmilliseconds毫秒內，執行緒所等待的物件變為有訊號狀態，則該函式立即返回；如果超時時間已經到達dwmilliseconds毫秒，但hhandle所指向的物件還沒有變成有訊號狀態，函式照樣返回。引數dwmilliseconds有兩個具有特殊意義的值：

0和infinite。若為0，則該函式立即返回；若為infinite，則執行緒一直被掛起，直到hhandle所指向的物件變為有訊號狀態時為止。

（6）resumethread（）:執行緒恢復函式，使用該函式能啟用執行緒的執行，使cpu分配資源讓執行緒恢復執行。

（7）releasemutex（）：釋放由執行緒擁有的乙個互斥體

（8）sleep（）：睡眠等待

七.程式總體演算法流程圖

八.程式執行

1）鍵入店中的椅子數

2）鍵入椅子數後詢問是否接待顧客

3）開始接待顧客，第乙個顧客到來

4）依次有顧客到來

5）還有顧客依次到來

開啟vc++6.00編譯環境，新建工程名，將上述**複製貼上編譯執行即可看到執行視窗。然後根據視窗提示，從鍵盤輸入椅子數並按回車鍵即可。

然後再根據提示，即可進行相應操作。其中一些視窗內容如上面一些截圖所示。

通過這次課程設計，我們搜尋了理髮師問題的相關資料，又對課本知識進行了進一步的深入學習。在完成該程式的編寫的過程中，使我對課堂上所學的理論知識有了乙個更深更具體的認識，尤其對作業系統課程中的訊號量，執行緒，中斷等內容有了進一步的認識，並吸收整合了網路上一些優秀的**，經歷了不少艱辛，終於完成了此項任務。

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