用记录型信号量实现三个进程互斥使用一台打印机代码

在计算机科学中，用记录型信号量（Record Semaphores）可以有效地管理资源的访问权限，比如共享打印机这样的场景。这里提供一个简单的Python伪代码示例，展示如何使用记录型信号量来控制三个进程（P1、P2 和 P3）互斥地使用打印机：

import threading

class PrinterSemaphore:
    def __init__(self):
        self.printing = False
        self.waiters = 0

    # 初始化信号量，表示打印机空闲
    def init(self):
        self.printing = False
        self.waiters = 0

    # 打印操作，设置打印状态，并递减等待者计数
    def print(self):
        with self:
            if self.printing:
                # 如果有人正在打印，则进入阻塞状态
                self.waiters += 1
                while self.printing:
                    pass
            else:
                self.printing = True

    # 当打印完成后，恢复状态并唤醒等待者
    def done(self):
        self.printing = False
        if not self.waiters == 0:
            self.waiters -= 1
            # 只有当等待队列非空时才唤醒一个进程
            if self.waiters == 0:
                # 假设我们有一个线程池，这里模拟唤醒一个进程
                threading.Thread(target=self._唤醒一个进程).start()

    # 进入上下文管理器，实现临界区
    def __enter__(self):
        if self.printing:
            raise PermissionError("打印机忙")
        return self

    # 离开上下文管理器，处理退出情况
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if not exc_type:
            self.done()

# 创建一个打印机信号量实例
printer = PrinterSemaphore()

# 定义三个进程函数，每个进程试图打印
def process_P1():
    printer.print()
    # 假设这里是打印操作...
    printer.done()

def process_P2():
    printer.print()
    # 假设这里是打印操作...
    printer.done()

def process_P3():
    printer.print()
    # 假设这里是打印操作...
    printer.done()

# 启动进程
threading.Thread(target=process_P1).start()
threading.Thread(target=process_P2).start()
threading.Thread(target=process_P3).start()

在这个例子中，`PrinterSemaphore` 类模拟了打印机，`print` 方法用于获取打印权，而 `done` 方法用于释放打印权并唤醒等待的进程。通过使用上下文管理器（`__enter__` 和 `__exit__`），实现了对打印机资源的互斥访问。