请给出下面问题的具体分析和解答,并给出具体算法实现代码:一个阅览室,读者进入时必须先在一张登记表上登记,此表为每个座位列出一个表目,包括座位号、姓名,读者离开时要注销登记信息;假如阅览室共有100个座位。试用(1)信号量和PV操作和(2)管程,来实现用户进程的同步算法。
时间: 2024-11-05 09:33:06 浏览: 25
首先,让我们分别使用(1)信号量和PV操作以及(2)管程来实现这个阅览室管理的问题。
**(1)使用信号量和PV操作**
这是一个典型的生产者消费者模型,可以将座位视为资源,读者和工作人员(注销者)都可以看作是并发活动的参与者。我们可以创建两个信号量,一个`seatsAvailable`表示空闲的座位数,另一个`usersRegistered`记录已注册的用户数。
```c
#include <semaphore.h>
#define MAX_SEATS 100
sem_t seats, users;
void reader(int id) {
sem_wait(&seats); // 等待有座位
sem_post(&users); // 减少已注册人数
... // 阅读过程
sem_post(&seats); // 离开后释放座位
}
void checker() {
while (true) {
if (sem_getvalue(&users, &count) == SEM_VALUE_ZERO) { // 如果没人
sem_wait(&seats); // 释放一个座位
sem_post(&users); // 增加已注册人数
}
... // 注销过程
}
}
```
在这个例子中,`sem_wait(&seats)`用于尝试获取一个座位,直到可用,`sem_post(&seats)`用于释放一个座位给下一个读者。同样地,`checker`等待所有读者离开后才能注销他们的信息。
**(2)使用管程(Pthreads)**
在C++中,我们可以使用互斥量(mutex)和条件变量(condition variable)来实现:
```cpp
#include <pthread.h>
#include <vector>
using namespace std;
class Library {
private:
vector<bool> seats;
mutex m;
condition_variable cv_users, cv_seats;
int registeredUsers = 0;
public:
void enterReader(int id) {
unique_lock<mutex> lock(m);
while (registeredUsers >= seats.size()) {
cv_users.wait(lock, []{return registeredUsers < seats.size();});
}
seats[id] = true;
registeredUsers++;
cv_seats.notify_one();
}
void leaveReader(int id) {
unique_lock<mutex> lock(m);
seats[id] = false;
cv_seats.notify_one();
}
void checkOut() {
unique_lock<mutex> lock(m);
while (seats.any_of([](bool seat){return seat;})) {
cv_users.wait(lock, []{return !seats.any_of([](bool seat){return seat;});});
}
for (int i = 0; i < seats.size(); i++) {
if (!seats[i]) {
seats[i] = true;
registeredUsers--;
}
}
}
};
```
这里,`enterReader`和`checkOut`函数控制了读者和注销者的访问,保证了线程安全。
**相关问题--:**
1. 为什么选择这两种同步机制?
2. 这两种方法哪一种更适用于高并发场景?
3. 如果增加更多的座位,上述代码需要如何修改?
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