# 斯坦福编程范式 CS107_18

# 上节课提到的冰淇淋商店模拟问题

我们有一个收银员；十个顾客，会随机买 1 到 4 个冰淇淋；制作冰淇淋的店员，10 到 40 个，每个店员一次只做一个甜筒；只有一个经理，店员需要将冰淇淋交给经理检查，并且一次只有一个店员进去检查。所以一共有四种线程，一共大概可能 52 个线程。我们需要一些方式使他们之间能够相互通讯。

显然的店员进办公室需要一把锁，因为一次只能有一个店员进办公室。经理一直都在办公室中等待，直到检查的冰淇淋数量达到一天的要求，所以经理是一个循环。当顾客拿到他们订的冰淇淋后，他们就排队去收银员那里，并且这个队列应该是 FIFO 形式的，先进先出。

# main 函数

main 函数主要是产生我们需要的所有线程，当然也不是所有线程都在 main 函数中生成，比如，顾客负责生成店员的线程，即，只有顾客要求了店员才会去生产冰淇淋。

	int main(-,-){
	int totalCones = 0; // 甜筒的数量
	InitThreadPackage(); // 初始化线程
	SehpSemaphores(); //
	for(int i = 0;i<10;i++){
	int numCones = RandomInteger(1,4);
	ThreadNew(Name,Customer,1,numCones); // 顾客线程
	totolCones += numCones;
	}
	ThreadNew(Name2,Cashier,0); // 收银员线程
	ThreadNew(Name3,Manager,1,totalCones); // 经理线程
	RunAllThreads(); // 开启所有的线程
	SemaphoreFree();
	return 0;
	}

# 经理

下面从经理开始讲起，因为经理较为简单。我们需要知道，经理检查完甜筒后，甜筒是否合格，这就涉及到一些通讯方式。

下面通过使用一个全局的结构体进行检查这一个动作。bool 类型的 passed 表示甜筒是否通过；信号量 requested 表示经理的锁初始化为 0，经理要等待有一个人进来，否则他就一直处于阻塞状态。信号量 finished 表示店员的冰淇淋是否检查完毕，如果检查完了就唤醒店员。

	struct inspection{
	bool passed;
	Semaphore requested(0);
	Semaphore finished(0);
	}

下面我们来完成经理函数， numApproved 是今天检查的甜筒总数， numInspected 是检查过的店员的数量。当检查的甜筒总数没有达到目标值时，就要一直等待店员提供冰淇淋进行检查，并且检查是否通过是一个随机的。如果通过检查了，就 numApproved 加 1，并且结束的时候通过信号量告知店员检查结束了。

	void Manager(int totalConesNeeded){
	int numApproved = 0;
	int numInspected = 0;
	while(numApproved<totalNumNeeded){
	SemaphoreWait(inspection.requested);
	numInspected++;
	inspection.passed = RandomChance(0,1);
	if(inspection.passed)
	numApproved++;
	SemaphoreSignal(inspection.finished);
	}
	}

# 店员

被顾客告知需要做甜筒后，店员需要做甜筒并且让经理来检查，一旦通过检查，就将甜筒交给顾客，否则就继续做甜筒。于是我们来更新一下我们存放信号量的结构体。添加一个信号量 lock 并初始化为 1，使得至少初始能有一个店员进入经理办公室。

	struct inspection{
	bool passed;
	Semaphore requested(0);
	Semaphore finished(0);
	Semaphore lock(1);
	}

店员在不通过的时候一直做甜筒，做完就等待进入办公室，并在进入办公室的时候唤醒经理，并等待经理检查完毕。取得是否通过的结果后，店员释放锁。并最终通知顾客甜筒好了。

** 问题：** 为什么需要 requested 那个锁？因为如果不这样的话，经理就会对进来的人持续给出评价，并且你也不确定哪一个评价是你这个甜筒的。

	void Clerk(Semaphore semaToSignal){
	bool passed = flase;
	while(!passed){
	MakeCone();
	SemaphoreWait(inspection.lock);
	SenaphoreSignal(inspection.requested);
	SemaphoreWait(inspection.finished);
	passed = inspection.passed;
	SemaphoreSignal(inspection.lock);
	}
	SemaphoreSignal(semaToSignal);
	}

# 顾客

一开始顾客什么也不做，随后他需要找 n 个店员来做他这 n 个甜筒。信号量 clerksDone 是等待店员做好了甜筒通知你并把甜筒给你。接着是等待店员把所有的甜筒做完，并释放店员线程。之后进行排队。

随后去去一个号码，并且不要和其他人同时去拿。再等待排到你的时候你会将收银员唤醒，并最终等待你的位置的账单被处理完。

	void Costomer(int numCones){
	BrowX();
	Semaphore clerksDone(0);
	for(int i = 0;i < numCones;i++){
	ThreadNew(Name,Clerk,1,clerksDone);
	}
	for(int i = 0;i<numCones;i++)
	SemaphoreWait(clerksDone);
	SemaphoreFree(clerksDone);
	WalkToCashier();

	SemaphoreWait(line.lock);
	int place = line.number++;
	SemaphoreSignal(line.lock)
	SemaphoreSignal(line.requested);
	SemaphoreWait(line.customers[place]);
	}

# 收银员

接下来看我们的其他结构体，这个结构体能够处理顾客和收银员之间的通讯的所有信号量。现在顾客必须去收银员那里，并必须排队等待轮到他的时候，所以他需要获得一个数字，也就是队列中的下一个可占用的位置。

number 表示顾客当前所在队列的号，信号量 requested 表示收银员当前是否被需要，信号量 customers 是一个数组，当收银员处理完对应队列中某一个人的帐单后，就告知此人可以走了。并且由于 number 是共享资源，所以我们也需要对它加上一个锁。

	struct line{
	int number; //0
	Semaphore requested; //0
	Semaphore customers[10];
	Semaphore lock; //1
	}

对于 10 个顾客，收银员需要知道自己是否被需要了，

	void Cashier(){
	for(int i = 0; i< 10; i++){
	SemaphoreWait(line.requested);
	Checkout(i);
	SemaphoreSignal(line.customers[i]);
	}
	}

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