实验六 理发师通信

理发师通信

1、实验目的

通过生产者和消费者问题（理发店问题）的设计和调试，使学生掌握进程同步的工作原理，利用信号量的原理和机制去解决同步问题。

2、实验内容

理发店理有一位理发师、一把理发椅和5把供等候理发的顾客坐的椅子。如果没有顾客，理发师便在理发椅上睡觉。一个顾客到来时，它必须叫醒理发师。如果理发师正在理发时又有顾客来到，则如果有空椅子可坐，就坐下来等待，否则就离开。

3、流程图

图 6-1 barber 进程

图 6-2 customer 进程

4、实验内容和步骤

题目中要求描述理发师和顾客的行为，因此需要两类进程Barber()和Customer()分别描述理发师和顾客的行为。当理发师看报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，没有的时候理发师休息，因此理发师和顾客之间是同步的关系，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个，即理发师和椅子是临界资源，所以顾客之间是互斥的关系。故引入3个信号量和一个控制变量：1)控制变量waiting用来记录等候理发的顾客数，初值均为0；2)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；3)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0；4)信号量mutex用于互斥，初值为1

4.实验源代码

#include<windows.h>
#include "iostream.h"
#include "math.h"
#define random (rand()*10000)/RAND_MAX //定义一个随机函数来产生顾客，并且使两个顾客间的时间少于10秒
int long waiting(0); //正在等待的顾客的数目
int chairs; //椅子的总数目
char close_door; //关门
int count(0); //顾客的号码数
int finish(0); //理发完毕的顾客数目
DWORD a;
void cutchair()
{
    Sleep(10000);
    cout<<"理发完成！"<<endl; //理发师理发函数，用时10秒
}
void gethaircut()
{
    Sleep(10001); //顾客被理发的函数
    cout<<"第"<<finish<<"个顾客理发完毕，离开"<<endl;
}
HANDLE Mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,"Mutex");  //用来实现进程的互斥
HANDLE barbers=CreateSemaphore(NULL,1,1,"barbers"); //定义信号量来进行线程间的同步
HANDLE customers=CreateSemaphore(NULL,0,3,"customers");
DWORD WINAPI customer(LPVOID pParm2) //顾客的线程
{
    WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE); //p(mutex)进入临近区
    count++; //来的是第几名顾客
    cout<<"第"<<count<<"个顾客来了"<<endl;
    if(waiting<chairs) //如果还有椅子可以坐
    {
        if(waiting!=0){
            cout<<"此时有"<<waiting<<"个人在等待理发"<<endl;
        }
        else
            cout<<"没有人在等待"<<endl;//输出有多少人在等待
        waiting++;
        cout<<"还有"<<chairs-waiting+1<<"个座位"<<endl;
        cout<<"有座位，顾客已经坐下"<<endl;
        ReleaseSemaphore(customers,1,NULL); //释放信号量
        ResumeThread(customers); //唤醒理发师进程
        ReleaseMutex(Mutex); //释放互斥量，以便其他线程使用
        WaitForSingleObject(barbers,INFINITE); //等待理发
        gethaircut(); //理发并离开
    }
    else
    {
        cout<<"座位已满，第"<<count<<"个顾客离开"<<endl; //没有椅子，顾客直接离开
        ReleaseMutex(Mutex);
    }
    return 0;
}
DWORD WINAPI barber(LPVOID pPam1) //理发师线程
{
    while(true) //一直执行
    {
        WaitForSingleObject(customers,INFINITE); //p(customers),等待顾客
        WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE); //等待互斥量
        waiting--;//等待的人数减一
        ReleaseSemaphore(barbers,1,NULL); //释放信号量
        ResumeThread(barbers);//唤醒顾客进程
        ReleaseMutex(Mutex); //v(mutex)
        cutchair();//理发
        finish++; //理发完毕的顾客数目加一
    }
    return 0;
}
int main()
{
    cout<<"请输入椅子的总数目:";
    cin>>chairs;
    cout<<"理发店共有"<<chairs<<"把椅子"<<endl;
    HANDLE hThread1;
    HANDLE hThread2;
    hThread2=CreateThread(NULL,0,barber,NULL,0,NULL); //产生一个理发师进程
    while(close_door!='y')
    {
        Sleep(random);//顾客随机到来
        hThread1=CreateThread(NULL,0,customer,NULL,a,NULL);
        cout<<endl<<"**********欢迎光临**********"<<endl;
        if(finish>=10&&waiting==0)//如果完成数超过10并且没有人等待
        {
            cout<<"已经为"<<finish<<"个顾客理发了，要关门下班吗？"<<endl;
            cin>>close_door;
            return close_door;
        }
    }
    if(close_door=='y')
    {
        cout<<"**********暂停营业*********"<<endl;
        return 0;
    }
}

5.实验截图

实验截图如图6-3：

图 6-3 运行结果