睡眠理发师课程设计(含有源代码)

课程设计说明书（操作系统）题目:睡眠理发师问题院系：计算机科学与工程专业班级：电子仪器12-2班学号：2012303231学生姓名：方韬指导教师：王军号2014年12月23日I安徽理工大学课程设计（论文）任务书计算机科学与工程学院学号2012303231学生姓名方韬专业（班级）电子仪器12-2设计题目睡眠理发师问题设计技术参数考虑一个理发店，只有一个理发师，只有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)。设计要求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。工作计划第一周: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。参考资料《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II安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表学生姓名：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：指导教师：年月日III目录一.课程设计要求.....................................................1二.课程设计目的.....................................................1三.设计思想说明.....................................................1四.课程设计内容.....................................................14.1头文件声明...................................................14.2定义各种变量..........................................................................24.3信号量的定义.................................................24.4相关函数及线程的定义......................................2五.数据结构说明.....................................................2六.程序用到的系统调用（API）....................................3七.程序总体算法流程图.............................................4八.程序运行..........................................................5九.源代码.............................................................7十.总结...............................................................10参考文献.............................................................11操作系统课程设计1一.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#includestdafx.h#includewindows.h#includeiostream.h#includemath.h操作系统课程设计24.2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。操作系统课程设计3六.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（）：睡眠等待操作系统课程设计4七.程序总体算法流程图尚未营业Mutex理发师线程True顾客线程False有空椅等待是离开有顾客等待休息否理发师在睡觉则唤醒理发，否则继续是程序开始键入店中的椅子数是否开始接待顾客操作系统课程设计5八.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，第一个顾客到来操作系统课程设计6（4）依次有顾客到来操作系统课程设计7（5）还有顾客依次到来九.源代码#includestdafx.h#includewindows.h#includeiostream.h#includemath.hintlongwaiting(0);//等待理发的顾客人数intchairs;//店中椅子的总数目charopen_door;//开门charclose_door;//关门intcount(0);//顾客的序号intfinish(0);//已经理完发的顾客人数DWORDa;(无符号整数32位)HANDLEMutex=::CreateMutex(NULL,FALSE,Mutex);//用来实现进程的互斥HANDLEbarbers=::CreateSemaphore(NULL,1,1,barbers);//定义信号量来进行线程间的同步HANDLEcustomers=::CreateSemaphore(NULL,0,3,customers);//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秒操作系统