睡眠中的信号量教授问题代码追踪

Question

我正在研究睡眠教授场景中的一些信号量问题。它使用计数信号量模型。以下是基本指南：

1. 候诊室(关键部分(有3把椅子。教授办公室有一把椅子，每次可容纳一名学生
2. 如果办公室里没有学生，教授就会睡着
3. 当学生到达时，教授就会醒来。如果教授睡着了，学生就会叫醒教授
4. 如果学生来到等候区，所有的椅子都被占用了，学生就会离开
5. 如果教授正忙于另一位学生，但有空位等候，该学生就在其中一张空闲的椅子上等候

现在，这是我为睡眠教授问题编写的伪代码：

/* Counting semaphores - the integer value represents the initial count for the semaphores */
Semaphore students = 0; /* Number of students waiting for service */
Semaphore professor = 0; /* Number of professors waiting for students */
Semaphore mutex = 1; /* Mutual exclusion when accessing the waiting room */
int waiting = 0; /* Students waiting for turn with professor */
Professor() {
while (office hours) {
wait (students); /* Go to sleep if no students */
wait (mutex); /* Get access to waiting room */
waiting = waiting - 1; /* Decrement number of waiting students */
signal (professor); /* One professor is ready */
signal (mutex); /* Releasing waiting room */
ConsultWithStudent();
}
}
Student() {
wait (mutex); /* Enter critical section, which is the waiting room */
if (waiting < 3) { /* If there are free chairs in the waiting room */
waiting = waiting + 1;
signal (students); /* Wake up professor is necessary */
signal (mutex); /* Release access to count of waiting students */
wait (professor); /* Wait for professor if not available */
GetHelpFromProfessor();
} else {
signal (mutex); /* Waiting area is full, leave without waiting */
}
}

我已经解决了几个代码跟踪问题，我想知道我的信号量计数是否适合每一个问题：

场景1:假设教授在办公时间到达，然后一名学生到达。假设教授目前正在咨询这个学生。信号量计数如下：

信号量计数

学生1

Mutex 0

教授1

场景2:当教授与第一个学生交谈时，又有4个学生到达。显示信号量的结果计数：

信号量计数

学生1

Mutex 3

教授1

场景3：教授结束与第一个学生的谈话，该学生离开。教授开始和第二个学生交谈。当教授与第二个学生交谈时，显示信号量的结果计数：

信号量计数

学生1

Mutex 2

教授1

有人能帮我复习一下我的作品吗？是的，这是家庭作业，我在生成伪代码后试图理解信号量(https://www.geeksforgeeks.org/sleeping-barber-problem-in-process-synchronization/)我自己也有类似的理发师问题。

Answer 1

信号量为任意数量的许可证提供了一个结构。我认为你不需要第三个信号量"互斥"——只需要一个用于走廊的椅子，一个用于办公室的椅子。

为了把注意力集中在候诊室的三把椅子上，我会设置一个有三张许可证的信号灯；像这样在Java中：

Semaphore chairsInWaitingRoom = new Semaphore(3);

就其本身而言，在任何人被困等待之前，允许对acquire()进行三次不同的调用，因此这条线路可以运行三次而不会阻塞：

chairsInWaitingRoom.acquire();

但是，当学生出现时，您可以拨打tryAcquire()，而不是拨打acquire()——如果尝试获得许可证成功与否，这将返回true/false。如果来电者收到true，那么他们"在办公室外有一把椅子"。如果呼叫者收到false，那么没有椅子可用(这可能包括另一名学生只是击败他们到最后一把椅子的比赛条件(。

boolean success = chairsInWaitingRoom.tryAcquire();
if (success) {
// student was able to safely get a chair
} else {
// no more chairs were available; student leaves
}

在某个时候，办公室里的一把椅子将可用，所以学生需要先买一把新椅子，然后松开他们的"走廊"椅子；可能看起来像这样：

Semaphore chairsInWaitingRoom = new Semaphore(3);
Semaphore chairInOffice = new Semaphore(1);
boolean success = chairsInWaitingRoom.tryAcquire();
if (success) {
// student was able to safely get a chair; now wait for the main office chair
chairInOffice.acquire();        // first get the new office seat, block here
chairsInWaitingRoom.release();  // then give up your hallway chair
} else {
// no more chairs were available; student leaves
}