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。P售票员P司机 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：Begins1,s2;semaphores1=0; s2=1;cobeginprocess driver begin L1:P(s1); 启动车辆; 正常运行; 到站停车;v(s2);goto L1;end;process conductor beginL2:P(s2);开车门; 关车门; v(s1); 售票; goto L2;end;coend;end;四、算法的实现程序的实现（代码）：#include#include#include#include#include#define Total_num 70 /客车的最大容量 #define Total_pork 10 /总的站数 /全局变量 int Recent_num=0; /某一时刻的客车上的人数 int Get_on_num; /上车的人数 int Get_off_num; /下车的人数 int pork=1; /客车到达路线的站数 HANDLE Semaphore_driver; /Driver的信号量 HANDLE Semaphore_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 int Get_random(int min,int max) int a; srand(int)time(0); while(1) a=rand()%(Total_num+1); if(a=min & a=max) return a; /Driver的线程 DWORD WINAPI Thread_Driver(LPVOID Driver) 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); return 0; else if(pork=1)printf(发车时间到，现在是第%d站n,pork);else printf( %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); return 0; /Conductor的线程 DWORD WINAPI Thread_Conductor(LPVOID Conductor) while(1) if( pork Total_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(nnnn); 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); return 0; Sleep(1000); return 0;/主函数 int main() HANDLE Driver; HANDLE Conductor; 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); return 0; 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。