题目: 用多线程同步方法解决睡眠理发师问题(Sleeping-Barber Problem)
初始条件:
1.操作系统:Linux
2.程序设计语言:C语言
3. 设有一个理发师,5把椅子(另外还有一把理发椅),几把椅子可用连续存储单元。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
    1.技术要求:
1)为每个理发师/顾客产生一个线程,设计正确的同步算法
2)每个顾客进入理发室后,即时显示“Entered” 及其线程自定义标识,还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。
3)至少有10个顾客,每人理发至少3秒钟。
4)多个顾客须共享操作函数代码。
2. 设计说明书内容要求:
1)设计题目与要求
2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
3)数据结构与模块说明(功能与流程图)
4)给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。(要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。)
5)运行结果与运行情况
(提示:    (1)连续存储区可用数组实现。
(2)编译命令可用: cc  -lpthread  -o  目标文件名  源文件名
(3)多线程编程方法参见附件。
1设计题目与要求
1.1 设计题目
用多线程同步方法解决睡眠理发师问题(Sleeping-Barber Problem)
1.2 设计要求
1.2.1 初始条件
(1)操作系统:Linux
(2)程序设计语言:C语言
(3)设有一个理发师,5把椅子(另外还有一把理发椅),几把椅子可用连续存储单元。
1.2.2 技术要求
(1)为每个理发师/顾客产生一个线程,设计正确的同步算法
(2)每个顾客进入理发室后,即时显示“Entered” 及其线程自定义标识,还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。
(3)至少有10个顾客,每人理发至少3秒钟。
(4)多个顾客须共享操作函数代码。
2 总体设计思想及开发环境与工具
2.1 总体设计思想
题目中要求描述理发师和顾客的行为,因此需要两类线程barber()和customer ()分别描述理发师和顾客的行为。其中,理发师有活动有理发和睡觉两个事件;等待和理发二个事件。店里有固定的椅子数,上面坐着等待的顾客,顾客在到来这个事件时,需判断有没有空闲的椅子,理发师决定要理发或睡觉时,也要判断椅子上有没有顾客。所以,顾客和理发师之间的关系表现为:
(1)理发师和顾客之间同步关系:当理发师睡觉时顾客近来需要唤醒理发师为其理发,当有顾客时理发师为其理发,没有的时候理发师睡觉。
(2)理发师和顾客之间互斥关系:由于每次理发师只能为一个人理发,且可供等侯的椅子有限只有n把,即理发师和椅子是临界资源,所以顾客之间是互斥的关系。
(3)故引入3个信号量和一个控制变量:
控制变量waiting用来记录等候理发的顾客数,初值为0;
信号量customers用来记录等候理发的顾客数,并用作阻塞理发师进程,初值为0;
linux下的sleep函数
信号量barbers用来记录正在等候顾客的理发师数,并用作阻塞顾客进程,初值为1;信号量mutex用于互斥,初值为1
2.2 多线程编程原理
此次在Linux下进行多线程编程需要用到pthread_create和pthread_join这两个函数。
2.2.1 创建一个线程
pthread_create用来创建一个线程,原型为:
extern int pthread_create((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,void *(*__start_routine) (void *), void *__arg))
第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。函数thread不需要参数时,最后一个参数设为空指针。第二个参数设为空指针时,将生成默认属性的线程。创建线程成功后,新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数,原来的线程则继续运行下一行代码。
2.2.2 等待一个线程结束
pthread_join用来等待一个线程的结束,函数原型为:
extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
第一个参数为被等待的线程标识符,第二个参数为一个用户定义的指针,它可以用来存