进程同步互斥pv操作

Question

某理发厅有3个理发师和10个供顾客等待的座位。顾客和理发的活动过程描述如下：顾客到达理发厅时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号；若没有空座位，则离开。取号机每次仅允许一位顾客使用。当理发师空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。
请用PV操作和信号量给出正确的进程同步程序。
写出各信号量含义

Answer 1

首先，我们可以定义一些必要的信号量（semaphore）：

mutex：这个信号量用于互斥地访问取号机。初始值为1，表示一次只能有一个顾客使用取号机。
emptySeats：这个信号量表示等待区中还有多少个空座位。初始值为10，表示等待区开始时所有座位都是空的。
busyBarbers：这个信号量表示当前正在服务的理发师数量。初始值为0，表示开始时没有理发师正在工作。
接下来是使用PV操作和信号量来实现进程同步的程序：

1、顾客进程：

process customer:  
    while True:  
        P(mutex) // 等待取号机变为可用状态  
        takeNumber() // 获取号码，具体的实现细节省略  
        V(emptySeats) // 减少一个空座位  
        if (busyBarbers < 3): // 检查是否有空闲的理发师  
            P(busyBarbers) // 等待理发师变为可用状态  
            V(mutex) // 取号机再次变为可用状态，因为已经释放了信号量mutex  
            barberService() // 由理发师提供服务，具体的实现细节省略  
        else: // 如果没有空闲的理发师，则离开理发厅  
            V(emptySeats) // 增加一个空座位  
            leave() // 离开理发厅，具体的实现细节省略

2、理发师进程：

process barber:  
    while True:  
        P(busyBarbers) // 等待顾客变为可用状态  
        V(mutex) // 取号机再次变为可用状态，因为已经释放了信号量mutex  
        customerService() // 为顾客提供服务，具体的实现细节省略  
        P(emptySeats) // 检查等待区是否有空座位，如果有则等待，否则继续为下一个顾客服务

在这个程序中，P()操作用于申请资源（例如取号机或座位），V()操作用于释放资源。每个进程在执行关键部分之前必须先申请相应的资源，然后在执行完毕后释放资源。通过这种方式，我们可以确保在任何时候只有一个进程能够使用取号机或座位，并且当没有空闲理发师时顾客不会等待过长时间。