第五章 稍欠经典的同步问题
5.5 圣诞老人问题
这个问题来自William Stallings的操作系统[11]一书，但他把它归功于佛蒙特州圣迈克尔学院的John Trono。
圣诞老人在北极的商店里睡觉，只能被以下条件之一唤醒：（1）所有九只驯鹿在南太平洋度假回来，或（2）一些精灵制作玩具有困难; 为了让圣诞老人得到睡眠，精灵们只能在三个人遇到问题时叫醒他。 当三个精灵在解决问题时，任何其他希望拜访圣诞老人的精灵都必须等待那些精灵返回。 如果圣诞老人醒来发现三个精灵正在他的商店门口等待，最后一只驯鹿从热带地区回来，圣诞老人决定精灵可以等到圣诞节后，因为让雪橇准备好更重要。 （假设驯鹿不想离开热带地区，因此它们一直呆在那里，直到最后一刻。）到达的最后一头驯鹿必须得到圣诞老人，而其他人则在温暖的小屋里等待，然后才能驾驶雪橇。
以下是一些附加规范：
•第九个驯鹿到来后，圣诞老人必须调用prepareSleigh，然后所有九个驯鹿必须调用getHitched。
•第三个精灵到来后，圣诞老人必须调用helpElves。 同时，所有三个精灵都应该调用getHelp。
•所有三个精灵必须在任何额外的精灵进入之前调用getHelp（增加精灵计数器）。
圣诞老人应该在一个循环中运行，这样他就可以帮助许多精灵。 我们可以假设有9只驯鹿，但可能有许多精灵。
5.5.1 圣诞老人问题提示
elves（精灵）和reindeer（驯鹿）都是计数器，都受互斥锁mutex保护。 精灵和驯鹿得到互斥锁来修改计数器; 圣诞老人检查它们。
圣诞老人等待santaSem信号量，直到精灵或驯鹿向他发出信号。
驯鹿等待reindeerSem信号量，直到圣诞老人发出信号示意他们进入围场并拉车。
当三个精灵得到帮助时，精灵们使用elfTex防止额外的精灵进入。
5.5.2 圣诞老人问题方案
圣诞老人的代码非常简单。 请记住它在循环中运行。
当圣诞老人醒来时，他会检查这两个条件中的哪一个，并与驯鹿或等待的精灵打交道。 如果有九个驯鹿在等待，圣诞老人会调用prepareSleigh，然后向reindeerSem发出九次信号，让驯鹿调用getHitched。 如果有精灵等待，圣诞老人只会调用helpElves。 精灵没有必要等圣诞老人; 一旦他们发出santaSem信号，他们就可以立即调用getHelp。
圣诞老人没有必要减少精灵的数量，因为精灵在外出的路上会这样做。
这是驯鹿的代码：
第九只驯鹿向圣诞老人发出信号，然后加入到其他正在等待reindeerSem的驯鹿。 当圣诞老人发出信号时，驯鹿全部执行getHitched。
精灵代码类似，只是当第三个精灵到达时，它必须禁止后续的精灵到达，直到前三个执行getHelp。
前两个精灵在释放互斥锁的同时释放elfTex，但最后一个精灵拥有elfTex，禁止其他精灵进入，直到所有三个精灵都调用了getHelp。
最后一个离开的精灵释放elfTex，允许下一批精灵进入。