睡眠理发师课程设计含有源代码Word格式文档下载.docx
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如果有一顾客进入理发店发现理发师在睡觉,则把他叫醒,写一个程序协调理发师和顾客之间的关系。
通过研究Linux的线程机制和信号量实现睡眠理发师问题(Sleeping-BarberProblem)的并发控制,用多线程同步方法解决睡眠理发师问题(Sleeping-BarberProblem)。
要
求
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、在完成电子设计后,要求写一份详细的设计报告。
工
作
量
编写代码不少于200行;
程设计说明书不少于15页。
划
第一周:
整体分析,查阅资料;
第二周:
总结出大概设计思路;
第三周:
着手实现,写好相应的代码;
第四周:
系统调试,完善系统程序。
考
资
料
《计算机操作系统》教材
《软件工程》
《C使用手册》
指导教师签字
系主任签字
2014年12月23日
学生姓名:
方韬学号:
2012303231专业班级:
电子仪器12-2
课程设计题目:
睡眠理发师问题
指导教师评语:
成绩:
年月日
安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表
一.课程设计要求
有一个理发师,一把理发椅和n把提供给等候理发的顾客座的椅子。
如果没有顾客,则理发师便在理发椅子上睡觉;
当第一个顾客到来时,必须唤醒该理发师进行理发;
如果理发师正在理发时又有顾客到来,则如果有空椅子可坐,他就坐下来等待,如果没有空椅子,他就离开理发店。
为理发师和顾客各编一段程序描述他们的行为,要求不能带有竞争条件,试用P、V操作实现。
二.课程设计目的
通过本次课程设计,能深入彻底的弄清楚睡眠理发师问题,能够举一反三,遇到同样的问题能够很快解决。
通过自己的实际操作,认真分析,理解进程,线程,信号量之间的关系和他们的实现过程,掌握一些基本的系统调用的用法及其所实现的功能。
用C++来实现睡眠理发师的课程设计,达到复习C++相关知识的目的。
三.设计思想说明
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)。
主要有以下一些函数来实现整个问题的实现过程:
(1)用随机函数random()来产生进入理发店的顾客。
(2)定义理发师的理发函数cuthair()用来实现理发操作。
(3)定义顾客被理发的函数gethaircut()用来实现顾客被理发的操作。
(4)用顾客线程customer实现对顾客行为的控制。
(5)用理发师线程barber实现对理发师行为的控制。
(6)定义主函数main实现对两个线程的控制和执行操作。
四.课程设计内容
4.1头文件声明
#include"
stdafx.h"
windows.h"
iostream.h"
math.h"
4.2定义各种变量
intlongwaiting(0);
intchairs;
charopen_door;
charclose_door;
intcount(0);
intfinish(0);
4.3信号量的定义
DWORDa;
%互斥信号量:
mutex用来互斥对临界变量count的访问
计数信号量customers用来记录等候的顾客数据,barbers用来记录等待的理发师数,这里barbers只有两种取值,要不是0要不是1
临界变量:
count由理发师进程和顾客进程共同访问,用来记录在椅子上等着的顾客数
N椅子数,为最多等候的顾客数
HANDLEMutex=:
:
CreateMutex(NULL,FALSE,"
Mutex"
);
HANDLEbarbers=:
CreateSemaphore(NULL,1,1,"
barbers"
HANDLEcustomers=:
CreateSemaphore(NULL,0,3,"
customers"
4.4相关函数及线程的定义
定义随机函数intrandom()来产生顾客,并使两个顾客间的时间少于15秒
定义理发师的理发函数voidcuthair(),用时15秒
定义顾客被理发的函数voidgethaircut()
定义顾客线程DWORDWINAPIcustomer(LPVOIDpParm2)
定义理发师线程DWORDWINAPIbarber(LPVOIDpParm1)
定义主函数实现线程的操作intmain(intargc,char*argv[])
五.数据结构说明
本程序用到了数据结构中的队列,理发的顾客由随机函数产生,顾客遵从先到先理发的原则,但队列的长度限制为输入的理发店中的椅子的个数,当理发店的椅子没有空位的时候,到来的顾客主动退出加入队列。
理发师对队列中的顾客进行先到先服务的原则理发。
六.程序用到的系统调用(API)
(1)CreateThread():
创建线程
(2)CreateMutex():
找出当前系统是否已经存在指定进程的实例。
如果没有则创建一个互斥体,用来同步。
如果一个线程获取了互斥体,则要获取该互斥体的第二个线程将被挂起,直到第一个线程释放该互斥体。
CreateMutex()函数可用来创建一个有名或无名的互斥量对象
(3)CreateSemaphore():
CreateSemaphore()是系统提供的API,包含在Windows.h中,应用在同步的处理中。
作用是创建一个新的信号机,执行成功,返回信号机对象的句柄;
零表示出错。
一旦不再需要,一定记住用CloseHandle关闭信号机的句柄。
它的所有句柄都关闭以后,对象自己也会删除。
一旦值大于零,信号机就会触发(发出信号)。
Semaphore是一个同步问题机制,不论是Event或Mutex,其他Process在执WaitForSingleObject时,就看当时的物件是Signal或UnSignal而决定是否等待,而Semaphore也相同,但是它要变成Signal/UnSignal的状态,却有些不同,它是提供一个计数值,它允许在这个计数值之内,任何执行到WaitForSingleObject的Thread都不会停下来,而且每执行WaitForSingleObject一次,计数值就减一,当计数值变成0时,该Semaphore才会处於UnSignal的状态,而某个ThreadReleaseSemaphore时,便会将计数值增加,以便其他的Thread或本身可得Signal的讯号,而使WaitForSingleObject停止等待。
(4)ReleaseSemaphore():
ReleaseSemaphore()函数的作用是增加信号机的计数。
如果成功,就调用信号机上的一个等待函数来减少它的计数。
(5)WaitForSingleObject():
函数用来检测hHandle事件的信号状态,在某一线程中调用该函数时,线程暂时挂起,如果在挂起的dwMilliseconds毫秒内,线程所等待的对象变为有信号状态,则该函数立即返回;
如果超时时间已经到达dwMilliseconds毫秒,但hHandle所指向的对象还没有变成有信号状态,函数照样返回。
参数dwMilliseconds有两个具有特殊意义的值:
0和INFINITE。
若为0,则该函数立即返回;
若为INFINITE,则线程一直被挂起,直到hHandle所指向的对象变为有信号状态时为止。
(6)ResumeThread():
线程恢复函数,使用该函数能激活线程的运行,使CPU分配资源让线程恢复运行。
(7)ReleaseMutex():
释放由线程拥有的一个互斥体
(8)Sleep():
睡眠等待
七.程序总体算法流程图
八.程序运行
(1)键入店中的椅子数
(2)键入椅子数后询问是否接待顾客
(3)开始接待顾客,第一个顾客到来
(4)依次有顾客到来
(5)还有顾客依次到来
九.源代码
//等待理发的顾客人数
intchairs;
//店中椅子的总数目
//开门
//关门
//顾客的序号
//已经理完发的顾客人数
(无符号整数32位)
//用来实现进程的互斥
//定义信号量来进行线程间的同步
intrandom()
//定义随机函数来产生顾客,并使两个顾客间的时间少于15秒
{
return(rand()*15000)/RAND_MAX;
}
voidcuthair()
//理发师的理发函数,用时15秒
{
:
Sleep(15000);
cout<
<
"
理发结束!
endl;
voidgethaircut()
//顾客被理发的函数
Sleep(15001);
//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1毫秒
第"
finish<
个顾客理发完毕,离开"
DWORDWINAPIcustomer(LPVOIDpParm2)
//顾客线程
WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE);
//P(mutex)来进行互斥操作
count++;
//来的是第几个顾客
顾客敲门!
第"
count<
个顾客到来"
if(waiting<
chairs)//如果有空椅子
{
if(waiting!
=0)
{
cout<
现在有"
waiting<
个人在等待理发"
}
else
无人在等待理发"
//输出有多少人在等待
waiting++;
cout<
剩余"
chairs-waiting+1<
个座位"
有空位,顾客已坐下"
:
ReleaseSemaphore(customers,1,NULL);
//V(customer)
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
没有空椅子,第"
个顾客离开理发店"
//没有椅子,顾客直接离开
return0;
DWORDWINAPIbarber(LPVOIDpParm1)
//理发师线程
while(true)
//外循环
WaitForSingleObject(customers,INFINITE);
//p(customers),等待顾客
WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE);
//等待互斥量
waiting--;
//等待的人数减1
ReleaseSemaphore(barbers,1,NULL);
//释放信号量
ResumeThread(barbers);
//唤醒顾客进程
//v(mutex);
cuthair();
//理发
finish++;
//理发完毕的顾客数目加1
return0;
intmain(intargc,char*argv[])
//实现线程的操作
输入理发店中的椅子个数:
;
cin>
>
chairs;
店中有"
chairs<
把椅子"
//设置椅子数目
是否开始接待顾客?
Y/N"
//是否开门营业
open_door;
while(open_door!
='
Y'
)
endl<
尚未营业!
cin>
HANDLEhThread1;
HANDLEhThread2;
hThread2=:
CreateThread(NULL,0,barber,NULL,0,NULL);
//产生一个理发师进程
while(open_door='
y'
while(close_door!
{
Sleep(random());
//函数实现顾客随机到来
hThread1=:
CreateThread(NULL,0,customer,NULL,a,NULL);
正在营业,请进!
if(finish>
=8&
&
waiting==0)
//如果完成数超过8并且没有人等待
已经为"
个顾客理发了,是否停止营业?
//提示是否关门
close_door;
returnclose_door;
if(close_door=='
)
暂停营业!
欢迎下次光临!
十.总结
经过这长达几周的不断机房实验,终于成功完成了此次的数据库课程设计。
课程设计虽然结束了,但在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。
在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。
学会了合作,学会了运筹帷幄,学会了宽容,学会了理解,也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.“千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我们今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.
在这次设计过程中,我们小组成员之间分工明确,协调一致的工作。
此次课程设计充分体现出小组的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。
当然在这过程中,我们也不可避免的遇到了困难。
幸亏有同学和实验老师对我们的帮助。
在此向那些为他们说一声谢谢。
参考文献
[1]庞丽萍阳富民.计算机操作系统(第四版)北京:
人民邮电出版社,2006
[2]RobertLove编著.Linux内核设计与实现.北京:
机械工业出版社,2006
[3]李善平著.Linux内核指导.杭州:
浙江大学出版社,2002
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- 睡眠 理发师 课程设计 含有 源代码