信号量实现理发师问题

      理发店里有一位理发师、一把理发椅和n把供等候理发的顾客坐的椅子。如果没有顾客,理发师在理发椅上睡觉。一个顾客来到时,叫醒理发师,如果理发师正在理发时有顾客到来,则如果有空椅子可以坐,就坐下来等待,否则离开。

      利用三个信号量和一个控制变量来协调理发师、理发椅和顾客之间的活动。

  1.信号量customers 用来记录等候理发的顾客数,并用坐阻塞理发师进程,初值为0

  2.信号量barbers 记录正在等候顾客的理发师数

  3.信号量waiting 用来记录等候理发的顾客数

  4.信号量mutex 用于互斥,初值为1

《操作系统并发控制:同步与互斥解析——理发师问题》是一份专注于解决操作系统中并发问题的资料,它通过经典的理发师问题,深入剖析了同步和互斥的概念及其在进程通信中的应用。在操作系统设计中,处理并发进程间的资源竞争和进程同步是至关重要的。理发师问题完美地体现了这一挑战,它要求理发师在为顾客理发时,必须与顾客的等待状态同步,并且确保理发椅这一临界资源不会被同时占用。 参考资源链接:[操作系统并发控制:同步与互斥解析——理发师问题](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/1uf27jnfs0?spm=1055.2569.3001.10343) 信号量是一种有效的同步机制,通过它可以实现对共享资源访问的控制。在理发师问题中,我们可以使用两个信号量:一个用于表示理发椅的状态(空闲或占用),另一个用于表示理发师是否空闲。 具体实现方法如下: 1. 初始化两个信号量,一个名为`barberSeat`,初始值设为0,表示理发椅开始时是空闲的;另一个名为`barberAvailable`,初始值设为0,表示理发师开始时是空闲的。 2. 顾客进程在到达理发店时,会执行wait操作(P操作)来请求理发椅。如果`barberSeat`的值大于0,表示理发椅空闲,顾客可以坐下理发,信号量`barberSeat`减1;如果为0,则顾客进程阻塞。 3. 理发师进程在等待顾客时,会执行wait操作(P操作)来请求理发师可用信号`barberAvailable`。如果`barberAvailable`的值大于0,表示有顾客等待理发,理发师开始理发,信号量`barberAvailable`减1;如果没有顾客等待,则理发师进程阻塞。 4. 当顾客理完发后,执行signal操作(V操作)释放`barberSeat`信号量,表示理发椅再次空闲,同时也释放`barberAvailable`信号量,表示理发师可以接受下一个顾客。 以下是使用信号量实现理发师问题的伪代码示例: ```python import threading barberSeat = threading.Semaphore(1) # 理发椅信号量 barberAvailable = threading.Semaphore(0) # 理发师信号量 def customer(): # 顾客到来 barberAvailable.acquire() # 等待理发师空闲 barberSeat.acquire() # 请求理发椅 # 理发 barberSeat.release() # 理发完毕,释放理发椅 barberAvailable.release() # 理发师可以接待下一位顾客 def barber(): while True: barberAvailable.release() # 理发师空闲 barberSeat.acquire() # 等待顾客坐下理发 # 为顾客理发 barberSeat.release() # 理发完成,释放理发椅 # 创建理发师线程 barberThread = threading.Thread(target=barber) barberThread.start() # 创建多个顾客线程,模拟多个顾客到来 for i in range(5): threading.Thread(target=customer).start() ``` 通过上述代码,我们可以看到如何利用信号量来控制并发进程对共享资源的访问,确保在任何时候理发椅都不会被两个进程同时使用,同时保证理发师在没有顾客时不会进行理发工作。为了更深入理解这一过程,以及信号量和消息传递在进程通信中的其他应用,建议查阅《操作系统并发控制:同步与互斥解析——理发师问题》。这份资料详细描述了理发师问题的解决方案,并通过更多的案例和分析,帮助读者掌握操作系统中进程同步和互斥的高级概念。 参考资源链接:[操作系统并发控制:同步与互斥解析——理发师问题](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/1uf27jnfs0?spm=1055.2569.3001.10343)
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