第五章 稍欠经典的同步问题

 

5.8 过山车问题

这个问题来自安德鲁斯的并发编程[1]，但他把它归功于J. S. Herman的硕士论文。

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假设有n个乘客线程和一个汽车线程。乘客们反复等待乘坐汽车，汽车可以容纳C名乘客，其中C<n。汽车只有在满载时才能绕轨道行驶。

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以下是一些附加细节：
•乘客应该调用board和unboard。
•汽车应调用load，run和unload。
•在汽车调用load之前，乘客不能调用board
•在C个乘客上车后，汽车才能出发。
•在汽车调用unload之前，乘客不能调用unboard。

思考：为执行这些限制的乘客和汽车编写代码。

 

5.8.1 过山车提示

互斥锁可以保护passengers，它可以计算调用boardCar的乘客数量。

乘客在上车前等待boardQueue，在下车前等待unboardQueue。 allAboard表示车已满。

 

5.8.2 过山车方案

这是我的汽车线程代码：

当汽车到达时，它向C个乘客发出信号，等待最后一个乘客上车后向allAboard发出信号。在它出发后，它允许C个乘客下车，然后等待allAshore。

乘客在上车前等待汽车，自然地，在下车前等待汽车停下来。 最后一位上车的乘客向汽车发出信号并重置乘客计数器。

 

5.8.3 多辆过山车问题

这个解决方案并不能推广到有一辆车以上的情况。

为了做到这一点，我们必须满足一些额外的约束：

•一次只能登上一辆车。
•多辆车可以同时在轨道上行驶。
•由于汽车间不能相互通过，因此必须按照他们登上的顺序卸载【先载客的车也要先下客】。
•前一个汽车装载的所有线程必须在随后的车辆的任何线程之前下车。

思考：修改前一个解决方案以处理额外的约束。 可以假设有m辆汽车，并且每辆汽车都有一个名为i的局部变量，该变量包含介于0和m_1之间的标识符。

 

5.8.4 多辆过山车问题提示

我使用了两个信号量列表来保持汽车秩序。 一个代表装载区域，一个代表卸载区域。 每个列表包含每辆车的一个信号量。 在任何时候，每个列表中只有一个信号量被解锁，从而强制装载和卸载的线程的顺序。 最初，只有汽车0的信号量被解锁。 当每辆车进入装载（或卸载）时，它会等待自己的信号量；当它离开时，它会向下一辆车发出信号。

 

next函数按顺序计算下一辆汽车的标识符（从0到m - 1）：

 

5.8.5 多辆过山车问题方案

下面是修改后的汽车的代码：

乘客的代码没有变。