操作系统课程设计用多线程同步方法解决睡眠理发师问题

顾客 11 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 11 离开了 顾客 3 离开了 顾客 4 正在理发 顾客 12 来了 顾客 12 正在等待理发师 顾客 13 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 13 离开了 顾客 14 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 14 离开了 顾客 15 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 15 离开了 顾客 4 离开了 顾客 5 正在理发 顾客 16 来了 顾客 16 正在等待理发师 顾客 17 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 17 离开了 顾客 18 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 18 离开了 顾客 19 来了 没有可供顾客等待的椅子了,顾客 19 离开了 顾客 5 离开了 顾客 9 正在理发 顾客 20 来了 顾客 20 正在等待理发师 顾客 9 离开了 顾客 12 正在理发 顾客 12 离开了 顾客 16 正在理发 顾客 16 离开了 现在理发店只有顾客 20,理发师是清醒的 顾客 20 正在理发 顾客 20 离开了 没有顾客了，理发师开始睡觉
busy = 0; notify();// 唤醒 } if (cnt == 0) { System.out.println("没有顾客了，理发师开始睡觉"); } } } }
class Barber implements Runnable { BarberShop ob; int index;
public Barber(BarberShop ob, int i) { this.ob = ob; index = i;
}
public synchronized boolean isBusy() { if (busy == 1) { return true; } return false;

操作系统课程设计目录1. 课程设计目的 (3)2. 设计要求 (3)3. 问题具体描述 (3)4. 设计分析 (3)5. 设计分工 (4)6. 数据结构说明 (4)7. 系统结构说明 (4)8. 系统调用说明 (4)9. 分工设计说明 (5)10. 算法流程图 (5)11. 分工代码 (6)12. 整体代码 (7)13. 程序运行 (10)14. 总结 (11)1.课程设计目的1.内容围绕操作系统原理中最重要的基本概念和基本原理展开2.巩固对原理知识的学习效果3.加深对基本概念的理解4.学习如何将基本原理和实际设计、应用有机结合5.锻炼本专业的基本能力2.设计要求1：进程间通信、并发(同步/互斥)、文件读写2：内存管理、Dll、Windows消息机制、IO （尚未最终定型）3.问题具体描述1.完成N个生产者和M个消费者之间的并发控制，N、M不低于5，数据发送和接收缓冲区大小不小于10个。

2.某个生产者进程生产的消息供K个消费者进程消费。

K《=M。

某些消费进程消费多个生产者生产的消息。

生产者和消费者之间的对应关系可以在程序开始有一个文件中读入，也可以动态调整。

3.每个生产进程生产M个消息后结束运行。

如果一个消费者进程没有对应的生产者进程在运行后，也结束运行。

4.设计分析课程设计的主要目的是了解并且掌握进程之间的同步互斥，和进程之间的通信问题。

结合课本上的生产者与消费者问题可以从这方面来实现一个多进程的小系统，并且解决多个进程之间的通信，并发等问题，以此来达到课程设计的目的。

理发师问题是将顾客看做生产者，将理发师作为消费者。

设置一定数量的椅子的数目来作为缓存区的大小。

顾客来到的时候坐在椅子上，将自己作为“产品”，理发师理发的时候从椅子上叫走顾客，相当于消费“产品”，从而达到了课程设计要求的前一个要求。

顾客作为生产者，每到来一个就使计数器count增加1，以便让理发师理发（相当于消费）至最后一个顾客（相当于产品）。

2011-12操作系统复习题(一)进程同步●进程同步1进程P1和进程P2并发执行时满足一定的时序关系，P1的代码段S1执行完后，才能执行P2的代码段S2.为描述这种同步关系， ：试设计相应的信号量， ：给出信号量的初始值，●：给出进程P1和P2的结构●进程同步2问题描述：(理发店问题)一个理发店有一间配有n个椅子的等待室和一个有理发椅的理发室。

如果没有顾客，理发师就睡觉；如果顾客来了二所有的椅子都有人，顾客就离去；如果理发师在忙而有空的椅子，顾客就会坐在其中一个椅子；如果理发师在睡觉，顾客会摇醒他。

①给出同步关系②设计描述同步关系的信号量；③给出满足同步关系的进程结构(请完成满足同步关系的进程结构)。

进程同步2设公共汽车上，司机和售票员的活动分别为：司机的活动为启动车辆，正常行车，到站停车；售票员的活动为关车门，售票，开车门。

给出在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，司机和售票员的活动的同步关系。

用信号量和wait, signal操作实现他们间的协调操作。

进程同步3：某高校计算机系开设网络课并安排上机实习，假设机房共有2m台机器，有2n名学生选该课，规定：(1)每两个学生组成一组，各占一台机器，协同完成上机实习；(2)只有凑够两个学生，并且此时机房有空闲机器，门卫才允许该组学生进入机房；(3)上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生才可以离开机房。

试用信号量机制实现它们的同步关系。

●进程同步4：多个进程对信号量S进行了5次 wait操作，2次signal操作后，现在信号量的值是-3，与信号量S相关的处于阻塞状态的进程有几个？信号量的初值是多少？●进程同步5：使用两个进程计算Y=F1(X)+F2 (X). 在这个问题中，F1(X)和F2 (X)的计算是可以并行处理的，因此F1(X)和F2 (X)可以分别出现在两个进程中。

在F1(X)+F2 (X)中，必须在F1(X)和F2(X)计算完毕，才能进行加法运算，因此本问题是同步问题。

操作系统课程设计⽤多进程同步⽅法解决⽣产者消费者问题操作系统课程设计⽤多进程同步⽅法解决⽣产者-消费者问题系别：计科系专业: 计算机科学与技术班级：04 级 4 班学号：0410*******姓名：苏德洪时间：2006-7-7—2006-7-14⽬录⼀、题⽬： (3)⼆、设计⽬的： (3)三、总体设计思想概述： (3)四、说明： (3)五、设计要求： (3)六、设计⽅案： (3)七、流程图： (5)⼋、运⾏结果 (7)九、源程序 (11)⼗、总结 (18)⼗⼀、参考⽂献 (20)⼀、题⽬：⽤多进程同步⽅法解决⽣产者-消费者问题。

⼆、设计⽬的：通过研究Linux 的进程机制和信号量实现⽣产者消费者问题的并发控制。

三、总体设计思想概述：1、⽣产者—消费者问题是⼀种同步问题的抽象描述。

2、计算机系统中的每个进程都可以消费或⽣产某类资源。

当系统中某⼀进程使⽤某⼀资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。

3、⽽当某个进程释放资源时，则它就相当⼀个⽣产者。

四、说明：有界缓冲区内设有20个存储单元,放⼊/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。

1、每个⽣产者和消费者对有界缓冲区进⾏操作后，即时显⽰有界缓冲区的全部内容，当前指针位置和⽣产者/消费者线程的标识符。

2、⽣产者和消费者各有两个以上。

3、多个⽣产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进⾏操作的函数代码。

六、设计⽅案：通过⼀个有界缓冲区(⽤数组来实现，类似循环队列)把⽣产者和消费者联系起来。

假定⽣产者和消费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，⽣产者就可以⽣产产品并将产品送⼊缓冲区。

类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中去⾛产品并消费它。

应该禁⽌⽣产者向满的缓冲区送⼊产品，同时也应该禁⽌消费者从空的缓冲区中取出产品，这⼀机制有⽣产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。

为解决⽣产者/消费者问题，应该设置两个资源信号量，其中⼀个表⽰空缓冲区的数⽬，⽤g_hFullSemaphore表⽰，其初始值为有界缓冲区的⼤⼩SIZE_OF_BUFFER；另⼀个表⽰缓冲区中产品的数⽬，⽤g_hEmptySemaphore表⽰，其初始值为0。

实验题目：理发师问问题学号：201000130133 班级： 2010级计算机4班姓名：郑思雨 Email：1412561943@实验目的：1、进一步研究和实践操作系统中关于并发进程同步与互斥操作的一些经典问题的解法。

2、加深对于非对称性互斥问题有关概念的理解。

观察和体验非对称性互斥问题的并发控制方法。

3、进一步了解Linux系统中IPC进程同步工具的用法，训练解决对该类问题的实际编程、调试和分析问题的能力。

硬件环境：微机(多核,4GB 以上内存,320GB 以上硬盘)软件环境：Ubuntu-Linux 操作系统Gnome 桌面gcc version 4.1.2gedit 2.18.2OpenOffice 2.3实验步骤：1、了解实验的目的，了解并掌握与进程间通信IPC中的3个对象：共享内存、信号灯数组、消息队列到呢个有关的系统调用，并能熟练的掌握。

2、阅读实验题目并分析实验的需求。

理发店问题：假设理发店的理发室中有3个理发椅子和3个理发师，有一个可容纳4个顾客坐等理发的沙发。

此外还有一间等候室，可容纳13位顾客等候进入理发室。

顾客如果发现理发店中顾客已满（超过20人），就不进入理发店。

在理发店内，理发师一旦有空就为坐在沙发上等待时间最长的顾客理发，同时空出的沙发让在等候室中等待时间最长的的顾客就坐。

顾客理完发后，可向任何一位理发师付款。

但理发店只有一本现金登记册，在任一时刻只能记录一个顾客的付款。

理发师在没有顾客的时候就坐在理发椅子上睡眠。

理发师的时间就用在理发、收款、睡眠上。

（1）首先创建ipc.h文件，在里面定义生产者/消费者共用的IPC函数的原型和变量。

（2）然后创建ipc.c文件，在里面定义生产者/消费者共用的IPC 的具体的相应函数。

（3）创建sofa_control文件，在里面声明两个消息队列，当沙发空闲时则会将空闲的消息放入相应的队列中，让顾客可以进入沙发中，当理发师空闲时，也会将相应的消息放入队列中，从而可以让顾客到理发椅上进行理发。

《操作系统》课程设计报告专业：计算机科学与技术班级：题目名称：睡眠理发师问题完成日期：目录1．问题描述 (4)2.课程设计目的 (4)3.课程设计思想 (4)3.1设计思想 (4)3.2多线程编程原理 (5)3.3创建一个线程 (5)3.4等待一个线程结束 (5)3.5信号量 (6)3.6 伪码实现 (6)4.程序采用的数据结构 (7)5.程序采用的系统调用 (7)6.程序开发及运行环境 (8)7.程序总体框图 (8)8.程序各模块的功能 (10)9.程序各模块的流程图 (10)9.1理发师（Barber）模块 (10)9.2顾客（Customer）模块 (11)10.程序的运行 (13)10.1 VC环境下源程序 (13)10.2 运行步骤及结果 (13)11.课程设计总结 (15)12.参考文献 (16)13.附录 (16)1．问题描述问题描述：这是一种经典的IPC问题，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，则理发师在理发椅上睡觉，顾客理来时，如理发师闲则理发，否则如有空椅则坐等，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waitting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号量barbers，一个用于互斥访问waitting变量的mutex.。

2.课程设计目的目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。

3.课程设计思想3.1设计思想睡眠理发师问题是一种同步问题的抽象描述，该问题主要的活动单元是理发师和顾客到来这两个。

其中，理发师有活动有理发和睡觉两个事件；顾客有到来,等待和离去三个事件。

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。

difine n 5； //为顾客准备的椅子数为5
semaphore mutex=1； //用于互斥
semaphore customers=0；//等候理发的顾客数
semaphore barbers=1；//正在等候顾客的理发师数
int waiting=0； //等候理发的顾客数
//理发师线程
void barber()
{
while(true) //判断有无顾客
{
wait(customers); //若无顾客,理发师睡眠
wait(mutex); //互斥
waiting--; //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
void customer()
{
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(mutex); //释放临界资源
signal(customers); //如果理发师睡觉，唤醒理发师
操作系统课程设计----Sleeping-Barber Problem
wait(barber); //理发师在理发, 顾客等候
get_haircut; //顾客坐下等理发师
}
else
signal(mutex); //店里人满了,顾客离开
}
}
2。

Linux系统分析实验报告用信号量解决理发师问题061261008 蒋炎岩(一班)1 实验要求理发师问题：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。

用Linux线程机制和信号量机制解决这个问题，并且：(1)每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered”及其线程标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置(2)至少有10个顾客，每人理发至少3秒钟。

(3)多个顾客须共享操作函数代码。

2 背景知识2.1 POSIX线程在一个程序中的多个执行路线称之为线程。

Linux在1996年第一次获得线程支持，现在已经有一套完整的与线程有关的函数库调用，大多数以pthread_开头，编译时需要用-lpthread选项进行连接。

我们用函数pthread_create创建一个新线程：#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *), void *arg);thread参数表示新线程的标识符；attr用于设置线程属性，如不需要设置，可设置为NULL；start_routine标识了线程启动程序的入口，arg为传入的参数。

调用pthread_create 就可以立即创建一个新的执行路线，与原有线程共享所有的主存空间，但拥有独立的堆栈。

2.2 信号量信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问。

如果计数器大于0，则访问被允许，如果为0，则访问被禁止。

计数器计算的结果是允许访问共享资源的通行证。

因此，为了访问共享资源，线程必须从信号量得到通行证（P操作），如果该信号量的计数大于0，则此线程获得一个通行证，这将导致信号量的计数递减，否则，此线程将阻塞直到获得一个通行证为止。

设计思想的说明:打瞌睡的理发师问题是一种同步问题的抽象描述。

计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源，当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。

而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。

因此此题可看作是n个生产者和1个消费者问题。

顾客作为生产者，每到来一个就使计数器count增加1，以便让理发师理发（相当于消费）至最后一个顾客（相当于产品）。

并且，第1个到来的顾客应负责唤醒理发师；如果不是第1个到达的顾客，则在有空椅子的情况下坐下等待，否则离开理发店（该消息可由计数器count获得）,所以可以通过一个有界缓冲区把理发师和顾客联系起来通过对信号进行P、V操作来实现有关问题和相关描述。

源程序文件：#include<windows.h>#include<stdio.h>#include<iostream>#include<process.h>#include<conio.h>#include<ctime>using namespace std;#define CHAIRS 3 //椅子的个数#define BARBERS 1 //理发师的个数#define CUSTOMESTOCOME 7 //将要来的顾客的数目typedef HANDLE semaphore;static int count=0; //记录理发店顾客的总数，初始化为0int leaved=0; //记录理发店顾客的总数，初始化为0int waiting=0;time_t endtime; //关闭营业的时间//coustomers初始化为0，最大顾客数为3semaphore customers=CreateSemaphore(NULL,0,CHAIRS,TEXT("customers")); //barbers的数量初始化为1，假设一共有1个barbersemaphorebarbers=CreateSemaphore(NULL,BARBERS,BARBERS,TEXT("barbers"));//建立互斥变量，用于保护共享资源HANDLE mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,TEXT("mutex"));DWORD WINAPI barber(LPVOID lparameter);DWORD WINAPI customer(LPVOID lparameter);//理发师理发void cutHair();//顾客坐到椅子上等待void getChair();//等待顾客到来void wait();//顾客离开void customerLeave();//顾客进入void customerEnter();void up(HANDLE hHandle){//对指定信号量增加指定的值ReleaseSemaphore(hHandle,1,NULL);//恢复线程ResumeThread(hHandle);}void upMutex(HANDLE hMutex){//释放线程拥有的互斥体ReleaseMutex(hMutex);}void down(HANDLE hHandle){ //DOWN operation//线程挂起，等待信号WaitForSingleObject(hHandle,INFINITE);}int main(){//结束时间endtime=time(0)+20000;//创建理发师线程HANDLE barberThread=CreateThread(NULL,0,barber,NULL,0,NULL);HANDLE customerThread;//产生10个客户进程，每两个进程之间间隔一个随见时间1000~1050 while(count<CUSTOMESTOCOME){//创建客户进程customerThread=CreateThread(NULL,0,customer,NULL,0,NULL);srand(unsigned(time(0)));int time=rand()%1000+50;Sleep(time);}//释放资源CloseHandle(barberThread);CloseHandle(customerThread);CloseHandle(barbers);CloseHandle(customers);CloseHandle(mutex);cout<<"离开的顾客总数为："<<leaved<<endl;return 0;}DWORD WINAPI barber(LPVOID lparameter) {while(time(0)<endtime){//没有客户，则进入睡眠状态down(customers);//临界区操作down(mutex);waiting=waiting-1;upMutex(mutex);//开始理发cutHair();//理发结束，理发师信号量加1up(barbers);}return 0;}DWORD WINAPI customer(LPVOID lparameter){ //客户到来customerEnter();//临界区操作down(mutex);cout<<"等̨¨待äy的Ì?顾?客¨ª数ºy: "<<waiting<<endl;cout<<"空?椅°?子Á¨®数ºy: "<<CHAIRS-waiting<<endl;if(waiting<CHAIRS){ //如果有空椅子，客户等待，否则离开if(waiting!=0){//等待顾客到来wait();}waiting=waiting+1;//客户信号量加1up(customers);upMutex(mutex);//离开临界区//理发师进程等待唤醒down(barbers);//顾客坐下来等待getChair();}else{//释放互斥锁upMutex(mutex);//顾客离开customerLeave();}return 0;}void cutHair(){static int served=0;served++;cout<<理发师帮第"<<served<<"位被服务的顾客理发"<<endl;Sleep(1000);cout<<"第"<<served<<"位被服务的顾客理完发"<<endl;}void getChair(){Sleep(1050);}void customerEnter(){count++;SYSTEMTIME sys;GetLocalTime( &sys );cout<<endl<<"第"<<count<<"位顾客进来"<<endl;}void wait(){cout<<"有空位，第"<<count<<"位顾客就坐"<<endl;}void customerLeave(){cout<<"没有空椅子，第"<<count<<"位顾客离开 ."<<endl;leaved++;}输出截图：PS：由于我对c++中处理进程、信号的函数不熟，所以有许多参考了网上的代码。

⏹理发师问题：一个理发店由一间等候室W和一间工作室B组成。

顾客可以从外面大街上进入W等候理发。

两个房间的入口是并排的，且共享一扇日本式可滑动的推拉门(门总是挡住一个入口)。

顾客在工作室内理完发，可由B 的旁门出去。

W中有N把椅子，顾客必须坐着等候。

理发师可由门上小窗查看W中无人就睡觉，否则开门，并叫一位顾客入内理发。

顾客每进入一位，都拉铃通知理发师。

若把顾客和理发师都视为进程，请用P、V操作写出进程的同步算法。

⏹要求打印：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1using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Threading;namespace理发师问题2{internal class Program{// Fieldsprivate static Semaphore barbers = new Semaphore(1, 10);private static int chairs;private static int count = 0;private static Semaphore customers = new Semaphore(0, 10);private static int finish = 0;private static Semaphore mtx = new Semaphore(1, 10);private static int waiting = 0;// Methodspublic static void barber(){while (true){customers.WaitOne();mtx.WaitOne();waiting--;barbers.Release();mtx.Release();cuthair();finish++;}}public static void customer(){mtx.WaitOne();count++;Console.WriteLine("叮咚！第{0}个顾客来了", count);if (waiting < chairs){if (waiting > 0){Console.WriteLine("此时有{0}个人在等待理发", waiting);}else{Console.WriteLine("没有人在等待");}waiting++;Console.WriteLine("还有{0}个座位,顾客留下", (chairs - waiting) + 1);mtx.Release();customers.Release();barbers.WaitOne();gethaircut();}else{Console.WriteLine("座位已满，第{0}个顾客离开", count); mtx.Release();}}public static void cuthair(){Console.WriteLine("开始理发！这是理发师的第{0}个顾客.", finish + 1);Thread.Sleep(0x2328);Console.WriteLine("理发完成 !");}public static void gethaircut(){Thread.Sleep(0x238c);Console.WriteLine("第{0}个顾客理发完毕,离开.", finish);}private static void Main(string[] args){string str = string.Empty;Console.WriteLine("请输入椅子的总数目:");chairs = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());Console.WriteLine("理发店共有{0}把椅子", chairs);Console.WriteLine("开门接待顾客吗?Y/N");for(string str2 = Console.ReadLine(); (str2 != "Y") && (str2 != "y"); str2 = Console.ReadLine()){Console.WriteLine("********对不起，尚未开门！********");Console.WriteLine("开门接待顾客吗?Y/N");}Console.WriteLine("********营业中，欢迎光临！********");new Thread(new ThreadStart(Program.barber)).Start();while ((str != "y") && (str != "Y")){Random random = new Random(lisecond);Thread.Sleep(random.Next(1, 0x2710));Console.WriteLine("*******************************");new Thread(new ThreadStart(Program.customer)).Start();if ((finish >= 10) && (waiting == 0)){Console.WriteLine("已经为{0}个顾客理发了，要关门下班吗?(Y/N)", finish);str = Console.ReadLine();}if ((str == "Y") || (str == "y")){Console.WriteLine("************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-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。

2011-12操作系统复习题(一)进程同步●进程同步1进程P1和进程P2并发执行时满足一定的时序关系，P1的代码段S1执行完后，才能执行P2的代码段S2.为描述这种同步关系， ：试设计相应的信号量， ：给出信号量的初始值，●：给出进程P1和P2的结构●进程同步2问题描述：(理发店问题)一个理发店有一间配有n个椅子的等待室和一个有理发椅的理发室。

如果没有顾客，理发师就睡觉；如果顾客来了二所有的椅子都有人，顾客就离去；如果理发师在忙而有空的椅子，顾客就会坐在其中一个椅子；如果理发师在睡觉，顾客会摇醒他。

①给出同步关系②设计描述同步关系的信号量；③给出满足同步关系的进程结构(请完成满足同步关系的进程结构)。

●进程同步2设公共汽车上，司机和售票员的活动分别为：司机的活动为启动车辆，正常行车，到站停车；售票员的活动为关车门，售票，开车门。

给出在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，司机和售票员的活动的同步关系。

用信号量和wait, signal操作实现他们间的协调操作。

●进程同步3：某高校计算机系开设网络课并安排上机实习，假设机房共有2m台机器，有2n名学生选该课，规定：(1)每两个学生组成一组，各占一台机器，协同完成上机实习；(2)只有凑够两个学生，并且此时机房有空闲机器，门卫才允许该组学生进入机房；(3)上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生才可以离开机房。

试用信号量机制实现它们的同步关系。

进程同步4：多个进程对信号量S进行了5次 wait操作，2次signal操作后，现在信号量的值是-3，与信号量S相关的处于阻塞状态的进程有几个？信号量的初值是多少？进程同步5：使用两个进程计算Y=F1(X)+F2 (X). 在这个问题中，F1(X)和F2 (X)的计算是可以并行处理的，因此F1(X)和F2 (X)可以分别出现在两个进程中。

在F1(X)+F2 (X)中，必须在F1(X)和F2(X)计算完毕，才能进行加法运算，因此本问题是同步问题。

操作系统课程设计__用多线程同步方法解决生产者第一篇：操作系统课程设计__用多线程同步方法解决生产者临界区管理实现本组组员：周琪皓，董泉伟，钟佳锋，张倬慎0 引言随着多处理机体系结构的演变和分布式与并行系统的发展，并发多任务的程序设计技术已愈来愈显得重要，多线程设计模式在这些技术的发展中起着重要作用。

在现代操作系统中，利用进(线)程间的并发性实现程序中并发成分的并行执行，可大大提高系统的处理能力和效率，但也可能带来诸如执行结果的不确定性等不良现象，因此并发系统中处理好进(线)程间的互斥与同步就显得至关重要。

C++语言中的多线程机制是解决线程间的互斥与同步问题的重要工具，其应用(如网络多媒体应用、工业自动化控制等)很广泛，很复杂且常易出错。

因此在应用程序设计过程中，要考虑多个线程如何同步使用进程的共享资源，如何让一个线程与另一个线程协调合作，以免产生线程间的访问冲突。

语言提供的多线程机制能有避免同一共享互斥资源被多个线程同时访问，维护数据的一致性、安全性。

生产者/消费者问题可作为并发进程的同步和互斥问题的一个抽象模型，广泛应用于通信和控制系统中。

本文基于C++语言中的多线程机制，实现操作系统中生产者/消费者问题，以助人们更好地透解同步概念及其实现方法。

1 课程设计目的通过模拟操作者生产者经典问题的实现，以及关于信号量和互斥锁对于多线程的运用，深入理解操作系统中多线程同步法的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。

同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力。

2 课程设计题目和要求 2.1 课程设计题目题目: 临界区管理实现.2.2课程设计目的与要求初始条件：1.操作系统：Windows2.程序设计语言：C++语言3.有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。

放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。

技术要求：1、生产者和消费者各有两个以上。

操作系统-理发师问题的java模拟理发师问题的java语言模拟对于操作系统经典的理发师问题，给出一种基于java代码的解决方案。

一、问题分析:我们首先需要考虑以下的情况：1.没有顾客时：理发师休息2.顾客到来但理发师在睡觉时：唤醒理发师3.顾客到来理发师在理发：有空椅子，坐上去等待；没有空椅子，离开，过一会儿再回来二、代码情况说明：设计类Cust 实现接口Runnable,用来表示编号为index的顾客的执行情况。

类Barbershop中包含主函数，使用方法isEmpty();isBusy();isFull();分别用来检验是否有顾客，理发师的状态，是否有空椅子；使用全局变量sleep来表示理发师是否在睡觉。

主函数中使用for循环new Thread(new Cust(b, i)).start();开始一个进程的执行申请，在haircut()方法之中进行以上三种情况的判断与处理。

测试时只需运行BarberShop根据提示输入对应的顾客和椅子数量即可三、具体代码：import java.util.Scanner;import java.util.concurrent.Semaphore;public class Barbershop {int customer = 0; //顾客的数量static int chair = 2; //椅子的数量int busy = 0; //理发师是否繁忙boolean sleep = true;Semaphore mutex = new Semaphore(1); //信号量的初始值为1public static void main (String[] args) throws InterruptedException {Barbershop b =new Barbershop();System.out.println("睡觉的理发师问题：\r\n一个理发店包含了一个有n把椅子的等待室，店里有一把椅子供顾客理发。

操作系统课程设计、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。

在管路敷设过程，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。

管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。

线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。

、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。

对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。

因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。

题目: 用多线程同步方法解决睡眠理发师问题（Sleeping-Barber Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．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。

七、附录（源程序）
#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
} void gethaircut() { Sleep (10001); //顾客被理发的函数，为了和理发师之间有所区别，比理发师理发时间长0.001秒 。 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");
2、涉及的数据结构
程序中引入3个信号量和一个控制变量：
（1)控制变量wait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1;
(4)信号量Mutex用于互斥，初值1. int long wait(0); /*正在等待的顾客的数目 */ int sofas; /*为顾客准备的椅子数*/ customers, barbers，mutex : semaphore; customers = 0; barbers = 1; wait = 0; mutex = 1;

课程实验报告题目计算机操作系统理发师问题姓名潘 *学号 2013 ***年级专业2013级*指导教师彭 * 华201*年1*月 30 日一题目假设有个理发店，只有一个理发师和N张可供顾客等待理发的椅子，如果没有顾客，则理发师睡觉，如果有一个顾客进入理发店发现理发师在睡觉，则把他叫醒，试用信号量设计一个协调理发师和顾客的程序。

二 PV操作伪代码C语言的伪代码实现：int waiting=0 ；//等候理发的顾客数int chairs=n；//为顾客准备的椅子数semaphore customers=0, barbers=0,mutex=1;barber() {while(TRUE); //理完一人,还有顾客吗?P(cutomers); //若无顾客,理发师睡眠P(mutex); //进程互斥waiting -= 1;//等候顾客数少一个V(barbers); //理发师去为一个顾客理发V(mutex); //开放临界区cut-hair(); //正在理发}customer() {P(mutex); //进程互斥if(waiting) {waiting += 1; // 等候顾客数加1V(customers); //必要的话唤醒理发师V(mutex); //开放临界区P(barbers); //无理发师, 顾客坐着养神get-haircut( ); //一个顾客坐下等理/}else V(mutex); //人满了,离开}三程序流程图顾客模块：理发师模块：四源程序的实现因为本人对C++的多线程库函数不了解，于是使用JAVA实现理发师问题，假设有5张可供顾客理发的椅子：package com.swxy;import java.util.concurrent.Semaphore;//导入Semaphore，用于控制进程同步互斥的量。

public class BarberShop {static int cnt = 0;// 顾客static int MAX = 5;// 假设5张可供顾客理发的椅子static int busy = 0;static Semaphore mutex= new Semaphore(1);// 临界区互斥访问信号量(二进制信号量)，相当于互斥锁。