睡眠理發(fā)師課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上成績(jī)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： 08 計(jì)本（2）班 學(xué) 號(hào)姓 名題目名稱： 理發(fā)師問題 完成日期： 2011 . 6 甘肅政法學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 目 錄 睡眠理發(fā)師問題一.題目?jī)?nèi)容有一個(gè)理發(fā)師，一把理發(fā)椅和n把提供給等候理發(fā)的顧客座的椅子。如果沒有顧客，則理發(fā)師便在理發(fā)椅子上睡覺；當(dāng)?shù)谝粋€(gè)顧客到來時(shí)，必須喚醒該理發(fā)師進(jìn)行理發(fā)；如果理發(fā)師正在理發(fā)時(shí)又有顧客到來，則如果有空椅子可坐，他就坐下來等待，如果沒有空椅子，他就離開理發(fā)店。為理發(fā)師和顧客各編一段程序描述他們的行為，要求不能帶有競(jìng)爭(zhēng)條件，試用P、V操作實(shí)現(xiàn)。二.課程設(shè)計(jì)目的通過本次課程設(shè)計(jì)，

2、能深入徹底的弄清楚睡眠理發(fā)師問題，能夠舉一反三，遇到同樣的問題能夠很快解決。通過自己的實(shí)際操作，認(rèn)真分析，理解進(jìn)程，線程，信號(hào)量之間的關(guān)系和他們的實(shí)現(xiàn)過程，掌握一些基本的系統(tǒng)調(diào)用的用法及其所實(shí)現(xiàn)的功能。用C+來實(shí)現(xiàn)睡眠理發(fā)師的課程設(shè)計(jì)，達(dá)到復(fù)習(xí)C+相關(guān)知識(shí)的目的。三.設(shè)計(jì)思想說明此題可看作是n個(gè)生產(chǎn)者和1個(gè)消費(fèi)者問題。顧客作為生產(chǎn)者，每到來一個(gè)就使計(jì)數(shù)器count增加1，以便讓理發(fā)師理發(fā)（相當(dāng)于消費(fèi)）至最后一個(gè)顧客（相當(dāng)于產(chǎn)品）。并且，第1個(gè)到來的顧客應(yīng)負(fù)責(zé)喚醒理發(fā)師；如果不是第1個(gè)到達(dá)的顧客，則在有空椅子的情況下坐下等待，否則離開理發(fā)店（該消息可由計(jì)數(shù)器count獲得）。主要有以下一些函數(shù)來

3、實(shí)現(xiàn)整個(gè)問題的實(shí)現(xiàn)過程：（1）用隨機(jī)函數(shù)random()來產(chǎn)生進(jìn)入理發(fā)店的顧客。（2）定義理發(fā)師的理發(fā)函數(shù)cuthair()用來實(shí)現(xiàn)理發(fā)操作。（3）定義顧客被理發(fā)的函數(shù)gethaircut()用來實(shí)現(xiàn)顧客被理發(fā)的操作。（4）用顧客線程customer實(shí)現(xiàn)對(duì)顧客行為的控制。（5）用理發(fā)師線程barber實(shí)現(xiàn)對(duì)理發(fā)師行為的控制。（6）定義主函數(shù)main實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)線程的控制和執(zhí)行操作。四.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的說明（一）頭文件聲明#include "stdafx.h"#include "windows.h"#include "iostream.h"#i

4、nclude "math.h"（二）定義各種變量int long waiting(0); int chairs; char open_door; char close_door; int count(0); int finish(0); （三）信號(hào)量的定義DWORD a;% 互斥信號(hào)量:mutex 用來互斥對(duì)臨界變量count的訪問計(jì)數(shù)信號(hào)量 customers用來記錄等候的顧客數(shù)據(jù),barbers用來記錄等待的理發(fā)師數(shù),這里barbers只有兩種取值,要不是0要不是1臨界變量:count由理發(fā)師進(jìn)程和顧客進(jìn)程共同訪問,用來記錄在椅子上等著的顧客數(shù)  &

5、#160;           N 椅子數(shù),為最多等候的顧客數(shù)HANDLE Mutex =:CreateMutex(NULL, FALSE, "Mutex"); HANDLE barbers =:CreateSemaphore(NULL, 1,1, "barbers"); HANDLE customers =:CreateSemaphore(NULL,0,3,"customers");（四）相關(guān)函數(shù)及線程的定義定義隨機(jī)函數(shù)int ran

6、dom()來產(chǎn)生顧客，并使兩個(gè)顧客間的時(shí)間少于15秒定義理發(fā)師的理發(fā)函數(shù)void cuthair()，用時(shí)15秒定義顧客被理發(fā)的函數(shù)void gethaircut()定義顧客線程DWORD WINAPI customer(LPVOID pParm2)定義理發(fā)師線程DWORD WINAPI barber(LPVOID pParm1)定義主函數(shù)實(shí)現(xiàn)線程的操作int main(int argc, char* argv)五.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明本程序用到了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的隊(duì)列，理發(fā)的顧客由隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生，顧客遵從先到先理發(fā)的原則，但隊(duì)列的長(zhǎng)度限制為輸入的理發(fā)店中的椅子的個(gè)數(shù)，當(dāng)理發(fā)店的椅子沒有空位的時(shí)候，到來的顧客

7、主動(dòng)退出加入隊(duì)列。理發(fā)師對(duì)隊(duì)列中的顧客進(jìn)行先到先服務(wù)的原則理發(fā)。六.程序用到的系統(tǒng)調(diào)用（API）（1）CreateThread（）：創(chuàng)建線程（2）CreateMutex（）：找出當(dāng)前系統(tǒng)是否已經(jīng)存在指定進(jìn)程的實(shí)例。如果沒有則創(chuàng)建一個(gè)互斥體，用來同步。如果一個(gè)線程獲取了互斥體，則要獲取該互斥體的第二個(gè)線程將被掛起，直到第一個(gè)線程釋放該互斥體。CreateMutex（）函數(shù)可用來創(chuàng)建一個(gè)有名或無名的互斥量對(duì)象（3）CreateSemaphore()：CreateSemaphore() 是系統(tǒng)提供的API，包含在Windows.h 中，應(yīng)用在同步的處理中。作用是創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)機(jī)，執(zhí)行成功，返回信號(hào)

8、機(jī)對(duì)象的句柄；零表示出錯(cuò)。一旦不再需要，一定記住用CloseHandle關(guān)閉信號(hào)機(jī)的句柄。它的所有句柄都關(guān)閉以后，對(duì)象自己也會(huì)刪除。一旦值大于零，信號(hào)機(jī)就會(huì)觸發(fā)（發(fā)出信號(hào)）。Semaphore是一個(gè)同步問題機(jī)制，不論是Event或Mutex，其他Process在執(zhí)WaitForSingleObject時(shí)，就看當(dāng)時(shí)的物件是Signal或UnSignal而決定是否等待，而Semaphore也相同，但是它要變成Signal /UnSignal的狀態(tài)，卻有些不同，它是提供一個(gè)計(jì)數(shù)值，它允許在這個(gè)計(jì)數(shù)值之內(nèi)，任何執(zhí)行到WaitForSingleObject的Thread都不會(huì)停下來，而且每執(zhí)行WaitF

9、orSingleObject一次，計(jì)數(shù)值就減一，當(dāng)計(jì)數(shù)值變成0時(shí)，該Semaphore才會(huì)處於UnSignal的狀態(tài)，而某個(gè)Thread ReleaseSemaphore時(shí)，便會(huì)將計(jì)數(shù)值增加，以便其他的Thread或本身可得Signal的訊號(hào)，而使WaitForSingleObject停止等待。 （4）ReleaseSemaphore（）：ReleaseSemaphore（）函數(shù)的作用是增加信號(hào)機(jī)的計(jì)數(shù)。如果成功，就調(diào)用信號(hào)機(jī)上的一個(gè)等待函數(shù)來減少它的計(jì)數(shù)。（5）WaitForSingleObject（）：函數(shù)用來檢測(cè)hHandle事件的信號(hào)狀態(tài)，在某一線程中調(diào)用該函數(shù)時(shí)，線程暫時(shí)掛起，如果在

10、掛起的dwMilliseconds毫秒內(nèi)，線程所等待的對(duì)象變?yōu)橛行盘?hào)狀態(tài)，則該函數(shù)立即返回；如果超時(shí)時(shí)間已經(jīng)到達(dá)dwMilliseconds毫秒，但hHandle所指向的對(duì)象還沒有變成有信號(hào)狀態(tài)，函數(shù)照樣返回。參數(shù)dwMilliseconds有兩個(gè)具有特殊意義的值：0和INFINITE。若為0，則該函數(shù)立即返回；若為INFINITE，則線程一直被掛起，直到hHandle所指向的對(duì)象變?yōu)橛行盘?hào)狀態(tài)時(shí)為止。（6）ResumeThread（）:線程恢復(fù)函數(shù)，使用該函數(shù)能激活線程的運(yùn)行，使CPU分配資源讓線程恢復(fù)運(yùn)行。（7）ReleaseMutex（）：釋放由線程擁有的一個(gè)互斥體（8）Sleep（）：

11、睡眠等待七.程序總體算法流程圖程序開始鍵入店中的椅子數(shù)是否開始接待顧客 尚未營(yíng)業(yè)Mutex理發(fā)師線程True顧客線程False有空椅等待是離開有顧客等待休息否理發(fā)師在睡覺則喚醒理發(fā)，否則繼續(xù)是八.程序運(yùn)行 （1）鍵入店中的椅子數(shù) （2）鍵入椅子數(shù)后詢問是否接待顧客 （3）開始接待顧客，第一個(gè)顧客到來 （4）依次有顧客到來 （5）還有顧客依次到來九.使用說明書打開VC+6.00編譯環(huán)境，新建工程名，將上述代碼復(fù)制粘貼編譯運(yùn)行即可看到運(yùn)行窗口。然后根據(jù)窗口提示，從鍵盤輸入椅子數(shù)并按回車鍵即可。然后再根據(jù)提示，即可進(jìn)行相應(yīng)操作。其中一些窗口內(nèi)容如上面一些截圖所示。十.程序設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我

12、們搜索了理發(fā)師問題的相關(guān)資料，又對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)。在完成該程序的編寫的過程中，使我對(duì)課堂上所學(xué)的理論知識(shí)有了一個(gè)更深更具體的認(rèn)識(shí)，尤其對(duì)操作系統(tǒng)課程中的信號(hào)量，線程，中斷等內(nèi)容有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并吸收整合了網(wǎng)絡(luò)上一些優(yōu)秀的代碼，經(jīng)歷了不少艱辛，終于完成了此項(xiàng)任務(wù)?？偟膩碇v，此次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們操作系統(tǒng)知識(shí)的鞏固起了重要作用，讓我們受到了很多啟發(fā)，懂得了怎樣更好的去學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程。在做的過程中也遇到很多問題。主要有：為什么現(xiàn)在我在vs2005中編寫c+程序還要加上#include "stdafx.h"這么一句，不加就報(bào)錯(cuò)？名稱的英文全稱為：Standard A

13、pplication Framework Extensions 。分析原因如下頭文件預(yù)編譯，就是把一個(gè)工程(Project)中使用的一些MFC標(biāo)準(zhǔn)頭文件(如Windows.H、Afxwin.H)預(yù)先編譯，以后該工程編譯時(shí)，不再編譯這部分頭文件，僅僅使用預(yù)編譯的結(jié)果。這樣可以加快編譯速度，節(jié)省時(shí)間。預(yù)編譯頭文件通過編譯stdafx.cpp生成，以工程名命名，由于預(yù)編譯的頭文件的后綴是“pch”，所以編譯結(jié)果文件是projectname.pch。（一）代碼清單#include "stdafx.h"#include "windows.h"#include &q

14、uot;iostream.h"#include "math.h"int long waiting(0); /等待理發(fā)的顧客人數(shù)int chairs; /店中椅子的總數(shù)目char open_door; /開門char close_door; /關(guān)門int count(0); /顧客的序號(hào)int finish(0); /已經(jīng)理完發(fā)的顧客人數(shù)DWORD a;(無符號(hào)整數(shù)32位)HANDLE Mutex =:CreateMutex(NULL, FALSE, "Mutex"); /用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥 HANDLE barbers =:CreateSema

15、phore(NULL, 1,1, "barbers"); /定義信號(hào)量來進(jìn)行線程間的同步HANDLE customers =:CreateSemaphore(NULL,0,3,"customers"); /定義信號(hào)量來進(jìn)行線程間的同步int random()/定義隨機(jī)函數(shù)來產(chǎn)生顧客，并使兩個(gè)顧客間的時(shí)間少于15秒 return (rand()*15000)/RAND_MAX;void cuthair()/理發(fā)師的理發(fā)函數(shù)，用時(shí)15秒 :Sleep (15000);cout<<"理發(fā)結(jié)束 !"<<endl;voi

16、d gethaircut()/ 顧客被理發(fā)的函數(shù):Sleep (15001); /顧客被理發(fā)的函數(shù)，為了和理發(fā)師之間有所區(qū)別，比理發(fā)師理發(fā)時(shí)間長(zhǎng)1毫秒cout<<"第"<<finish<<"個(gè)顧客理發(fā)完畢,離開 "<<endl; DWORD WINAPI customer(LPVOID pParm2)/ 顧客線程:WaitForSingleObject(Mutex ,INFINITE); /P(mutex)來進(jìn)行互斥操作count+; /來的是第幾個(gè)顧客cout<<"顧客敲門！第 &q

17、uot;<<count<<" 個(gè)顧客到來 "<<endl; if (waiting<chairs) /如果有空椅子if (waiting!=0)cout<<"現(xiàn)在有"<<waiting <<" 個(gè)人在等待理發(fā)"<<endl;elsecout<<"無人在等待理發(fā)"<<endl; /輸出有多少人在等待waiting+;cout<<"剩余"<<chairs-wait

18、ing+1<<"個(gè)座位"<<endl;cout<<"有空位，顧客已坐下"<<endl;:ReleaseSemaphore(customers,1,NULL);/V(customer):ResumeThread(customers);/喚醒理發(fā)師進(jìn)程:ReleaseMutex(Mutex);/釋放互斥量，以便其他線程使用:WaitForSingleObject(barbers,INFINITE);/等待理發(fā)gethaircut();/理發(fā)并離開elsecout<<"沒有空椅子，第&quo

19、t;<<count<<"個(gè)顧客離開理發(fā)店"<<endl; /沒有椅子，顧客直接離開:ReleaseMutex(Mutex);return 0;DWORD WINAPI barber(LPVOID pParm1)/理發(fā)師線程 while(true) /外循環(huán) :WaitForSingleObject(customers,INFINITE);/p(customers)，等待顧客:WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE); /等待互斥量 waiting-; /等待的人數(shù)減1:ReleaseSemaphore(bar

20、bers,1,NULL); /釋放信號(hào)量:ResumeThread(barbers); /喚醒顧客進(jìn)程:ReleaseMutex(Mutex); /v(mutex); cuthair(); /理發(fā)finish+; /理發(fā)完畢的顧客數(shù)目加1 return 0;int main(int argc, char* argv)/實(shí)現(xiàn)線程的操作 cout<<"輸入理發(fā)店中的椅子個(gè)數(shù):"cin>>chairs;cout<<"店中有"<<chairs<<"把椅子"<<endl; /設(shè)置椅子數(shù)目cout<<"是否開始接待顧客?Y/N"<<endl; /是否開門營(yíng)業(yè)cin>>open_door;while (open_door!='y')cout