multithreading - 使用监视器的一车道桥

Question

在大学中，我从“Gregory R. Andrews-多线程....编程基础”中得到了规范的并行编程问题:(尽管我有一本书的较新和俄语版本，但我发现了一个旧的英语变体，并尝试正确传达一切)
我还被赋予solve this problem but with m consequently moving cars possible using semaphores任务。为了解决该任务，导师告诉我要模仿读者-作家任务中的读者行为
单车桥。 来自北方和南方的汽车到达一个
车道桥。朝相同方向行驶的汽车可以在同一时间过桥
时间，但是朝相反方向行驶的汽车却不能。
制定此问题的解决方案。将汽车建模为流程，并使用
监视同步。首先指定监视器不变式，然后开发
显示器主体，确保公平。 (有车上车)
我在Google上搜索并找到了类似任务的解决方案(http://www.cs.cornell.edu/courses/cs4410/2008fa/homework/hw3_soln.pdf)，但讲师说，大多数解决方案都没有用，而且是不正确的，我最终得到以下解决方案:

monitor onelanebridge{
    int nb=0,sb=0; //Invar:(nb==0 and sb<=1)or(sb=0 and nb<=1)
    cond nbfreetogo,sbfreetogo; //conditional variables
    procedure enter_n(){
        if(sb!=0andnb==0) wait(nbfreetogo);
        nb++;
    }
    procedure enter_s(){
        if(nb!=0andsb==0) wait(sbfreetogo);
        sb++;
    }
    procedure leave_n(){
        nb--;
        if(nb==0) signal(sbfreetogo);
    }
    procedure leave_s(){
        sb--;
        if(sb==0) signal(nbfreetogo);
    }
}

我被问到一个问题:“什么能确保一次最多只能有一辆汽车过桥？”。甚至都不确定是否如此……请帮助我正确地解决任务。我只能使用上述书籍中的结构。
本书中的读者-作家问题解决方案示例:

monitor RW_Controller {
    int nr = 0, nw =0;  //Invar:  (nr == 0 or nw ==  0) and nw  <= 1
    cond oktoread; # recieves signal, when  nw == 0
    cond oktowrite; # recieves signal, when  nr == 0  и nw  == 0
    procedure request_read() {
        while (nw > 0) wait(oktoread); 
        nr = nr + 1;
    }
    procedure release_read() { 
    nr = nr - 1;
    if (nr == 0) signal(oktowrite);
        # run one writer-process
    }
    procedure request_write()  {
        while (nr > 0 || nw > 0) wait(oktowrite); 
            nw = nw + 1 ;
        }
    procedure release_ write() { 
        nw = nw - 1;
        signal(oktowrite); # run one writer-process and
        signal_all(oktoread); # all reader-processes
    }
}

当然，我的解决方案只是随机尝试。请给我停顿以正确解决任务
注意:根据本书，“条件变量”类型的变量是“等待队列”，它具有以下方法:

wait(cv)//wait at end of queue  
wait(cv,rank)//wait in order of increasing value of rank  
signal(cv)//awaken process at end of queue then continue
signal_all(cv)//awaken all processes at end of queue then continue  
empty(cv) //true if wait queue is  empty; false otherwise  
minrank(cv) //value of rank of process at front of wait queue  

所以我应该使用其中一些解决任务

Answer 1

您的显示器onelanebridge距离目标不远，但是没有公平的概念。如果有稳定的北行流量，则不会触发向南行的切换。您需要将等待和“活跃”计数分开。

一个简单的公平方法是交替进行，因此您可以将“ Activity ”计数器限制为1；并检查是否为零时进行切换。
为避免激怒道路，您可以根据单车道路段的穿越时间选择一个限制。

现在，您将在具有正确方向的enter_ [ns]中等待车辆，但由于限制而必须等待，因此您的if(cond)等待需要变为while(更复杂的cond)等待。

并发编程不是自然的，但是随着实践的发展，它会变得根深蒂固。尝试并思考当前的问题，而不是如何运用这些机制。