睡觉理发师问题——进程同步与死锁

前些时看了一下操作系统原理，当我看到进程同步这里时有一个问题引发了我的思考：睡觉理发师问题。

具体如下：一个理发店里有一个理发师，一张理发椅子，多张等候的椅子，当没有顾客的时候，理发师就睡觉。当一个顾客来到店里时，如果理发师在睡觉，则叫醒理发师；否则便坐着等；如果等待的椅子都满了就离开。

我觉得这个问题可以引发许多关于操作系统的问题。比如：进程同步及程序执行效率问题，死锁的发生及应对。

要讨论，首先将算法写在下面，注意算法有很多种，我只是取其中一种。

int waiting=0 ； //等候理发的顾客数
int chairs=5； //为顾客准备的椅子数
semaphore customers=0, barbers=0,mutex=1;
void barber()
{
while(TRUE);

P(cutomers); //若无顾客,理发师睡眠
P(mutex); //进程互斥,要求顾客等候
waiting = waiting – 1; //等候顾客数少一个
V(barbers); //理发师去为一个顾客理发
V(mutex); //开放临界区
cut-hair( ); //正在理发（非临界区操作）

}

void customer()
{
P(mutex); //进入临界区

if (waiting<chairs)
{ waiting = waiting+1; // 等候顾客数加1
V(customers); //必要的话唤醒理发师
V(mutex); //开放临界区
P(barbers); //无理发师, 顾客坐着养神
get-haircut( ); //一个顾客坐下等候服务

}
else
V(mutex); //人满了,走吧!

}

首先我们发现在理发店理发的只有一个理发师，也就是相当于只有一个生产者，所以他要不停的为顾客提供服务这就是”while“的由来，而顾客是不需要循环的(不用重复理发)，所以如果将理发师人数改一下，这段代码就不是这样了，这是第一点。

接着我们考虑程序执行效率问题，我们看到代码中的理发操作都是放在非临界区里的，即barber的cut-chair()和customer的get-haircut()都放在信号量的外面，这点细节做得很好，这样便减少了等待时间，程序效率得以提高。

最后我们来考虑一下死锁问题，上面的这段程序会发生死锁吗？答案是不会。但我们将代码稍微改一下，将"p(customers)"和"p(mutex)"互换一下会发现将产生死锁。

也就是说，理发师首先获得互斥信号，于是down mutex，然后down customers，睡觉；然后顾客来到店里，被告知理发师在给另一个人理发，虽然理发师在睡觉，而且那张理发的椅子上并没有人坐着，但没办法，他只有等着（并且在想难道我前面那个人在里屋洗头？），于是他也等着，这样便死锁了。解决方法就是消除死锁的保持和请求条件，具体方法有很多，我这里用限定时间的方法，即对每个顾客都限定最大理发时间，你超过这个时间必须走人，轮到下一个理发，这样做虽然很不人道，但可以避免理发店关门，也很公平。

所以这里便告诉我们，进程运行推进的顺序很重要。