售票员和汽车司机的进程同步问题

计算机操作系统实验设计一一、实验名称：售票员和汽车司机的进程同步问题二、实验内容：创建两个进程模拟售票员和汽车司机的同步行为。具体内容如下：1.司机的活动：启动车辆，正常行车，到站停车。2.售票员活动：关车门，售票，开车门。3.当发车时间到，售票员关好车门后，司机才能启动车辆，售票员才开始售票。当到站时，司机停稳车后，售票员才能打开车门，车上乘客先下车，然后站牌乘客上车。三、设计分析：司机与售票员要协同工作:一方面只有售票员把门关好之后司机才可开车，因此售票员关好门之后要通知司机开车，然后售票；另一方面，也只有司机把车停下之后售票员才能开门让乘客下车和上车，因此，此时司机应通知售票员。汽车当前正在始发站停车让乘客上车，因此，必须设置一定的信号量来实现他们之间的同步问题。把司机与售票员的信号量设置为全局变量，并把客车上的人数：现在人数、下车人数、上车人数设置为全局变量；设置司机与售票员各自的线程。考虑到第一站和最后一站的问题，应单独处理，故在各自的线程中分情况讨论：由于下车的人数是随机的，设计时考虑到了人数可能会超过客车的最大上限的问题。具体的思路是下面的图示。中s1是司机的信号量，s2是售票员的信号量。正常行驶售票到站，停车P(s2)V(s2)开车门P(s1)关车门V(s1)离开车站实现司机与售票员之间的同步过程如下：BeginP司机P售票员s1,s2;semaphores1=0;s2=1;cobeginprocessdriverbeginL1:P(s1);启动车辆;正常运行;到站停车;v(s2);gotoL1;end;processconductorbeginL2:P(s2);开车门;关车门;v(s1);售票;gotoL2;end;coend;end;四、算法的实现程序的实现（代码）：#includestdafx.h#includestdlib.h#includestdio.h#includewindows.h#includetime.h#defineTotal_num70//客车的最大容量#defineTotal_pork10//总的站数//全局变量intRecent_num=0;//某一时刻的客车上的人数intGet_on_num;//上车的人数intGet_off_num;//下车的人数intpork=1;//客车到达路线的站数HANDLESemaphore_driver;//Driver的信号量HANDLESemaphore_conductor;//Conductor的信号量//产生一定范围的随机数，可避免下面程序的判断是否超出客车的最大容量问题intGet_random(intmin,intmax){inta;srand((int)time(0));while(1){a=rand()%(Total_num+1);if(a=min&&a=max)returna;}}//Driver的线程DWORDWINAPIThread_Driver(LPVOIDDriver){while(pork=Total_num){if(pork==Total_pork){WaitForSingleObject(Semaphore_driver,INFINITE);printf(终点站到了,谢谢乘坐该公交车，祝您愉快!\n);printf(到达终点站时汽车上还有%d人。\n,Recent_num);ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);return0;}else{if(pork==1)printf(发车时间到，现在是第%d站\n,pork);elseprintf(%d站到了\n,pork);if(pork!=1)printf(司机已停车。\n);ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);//增加信号量WaitForSingleObject(Semaphore_driver,INFINITE);printf(已关门，汽车开始行使。\n);ReleaseSemaphore(Semaphore_conductor,1,NULL);}Sleep(1000);}return0;}//Conductor的线程DWORDWINAPIThread_Conductor(LPVOIDConductor){while(1){if(porkTotal_pork){WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);if(pork==1){Get_on_num=Get_random(0,Total_num-Recent_num);printf(%d人已经从该站上车。\n,Get_on_num);Recent_num+=Get_on_num;}else{printf(售票员请开门让乘客上下车！\n);Get_off_num=Get_random(0,Recent_num);printf(%d人从第%d站下车。\n,Get_off_num,pork);Sleep(1000);//避免了时间的问题带来的不是随机数的现象Recent_num-=Get_off_num;Get_on_num=Get_random(0,Total_num-Recent_num);printf(%d人从该第%d站上车。\n,Get_on_num,pork);Recent_num+=Get_on_num;}printf(此时车上共有：%d人\n,Recent_num);printf(上车或下车完毕，售票员请关门！\n);ReleaseSemaphore(Semaphore_driver,1,NULL);WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);printf(现在售票员开始售票。\n);printf(\n\n\n\n);pork++;}if(pork==Total_pork){ReleaseSemaphore(Semaphore_driver,1,NULL);WaitForSingleObject(Semaphore_conductor,INFINITE);printf(售票员请开门让乘客下车！\n);return0;}Sleep(1000);}return0;}//主函数intmain(){HANDLEDriver;HANDLEConductor;Semaphore_driver=CreateSemaphore(NULL,0,1,semaphore_driver);//创建Driver的信号量Semaphore_conductor=CreateSemaphore(NULL,0,1,semaphore_conductor);//创建Conductor的信号量Driver=CreateThread(NULL,0,Thread_Driver,&Driver,0,NULL);//创建Driver的线程Conductor=CreateThread(NULL,0,Thread_Conductor,&Conductor,0,NULL);//创建Conductor的线程CloseHandle(Driver);//关闭Driver的线程CloseHandle(Conductor);//关闭Conductor的线程//GetLastError();while(1);system(pause);return0;}五、程序执行结果：六、实验心得体会：1.通过本次实验，加深了我对进程同步与互斥的理解，而且懂WaitForSingleObject函数的作用，它相当于P操作；而ReleaseSemaphore函数相当于V操作，用这两个函数来实现P,V操作，以改变信号量的值，从而实现进程同步。2.因为司机与售票员是两条单独处理的线程。程序先对司机的线程进行设计，接着再进行售票员的线程设计。因为两者是需要相互协调，又先后顺序的，所以编起程序来比较复杂。3.因为上下车的人数是随机的，所以程序的调试结果不是唯一的。4.实验设计有一定的难度，加上C++语言基础不是很好，所以编起程序来比较费力，部分程序参照网上的资料并进行了修改，同时也认识到掌握一门编程语言是很重要的。