進程同步生產(chǎn)者與消費者

1、頁尉內(nèi)容軟件學(xué)院操作系統(tǒng)實驗報告6專業(yè): 班級: 學(xué)號: 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師:軟件工程RB軟工互152201560160226王澤華韓新超頁尉內(nèi)容5實驗二：進程同步(生產(chǎn)者與消費者)一. 實驗?zāi)康?) 理解進程競爭資源的現(xiàn)象，進而理解進程的同步于互斥；2) 掌握基本的互斥與同步算法，進一步理解“生產(chǎn)者一消費者”模型；S)通過對“生產(chǎn)者一消費者”問題編程實現(xiàn)，了解進程創(chuàng)建、同步信號 量、互斥信號量、臨界區(qū)的創(chuàng)建和使用，初步了解并發(fā)程序設(shè)計方法；4) 進一步理解P、V原語和信號量在線程互斥和同步機制中的運用。二. 實驗屬性該實驗為設(shè)計性實驗。三. 實驗儀器設(shè)備及器材普通PCSS6以上微機四. 實

2、驗理論基礎(chǔ)1、該實驗中使用到相關(guān)的windows API函數(shù)：1) create Thread建立新的線程；2) create Mutex創(chuàng)建一個互斥體；5) create Semaphore創(chuàng)建一個新的信號量；4) release Mutex釋放山線程擁有的一個互斥體；5) release Semaphore對指定的信號量增加指定的值；6) wait for Single Object用來檢測handle時間的信號狀態(tài)；7 )wait for Multiple Objects true即等待所有信號量有效再往下執(zhí)行，false 當(dāng)其中一個信號量有效時向下執(zhí)行；S)Close Handle關(guān)閉

3、一個內(nèi)核對象。2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用實驗一中的進程就緒隊列，并在此基礎(chǔ)上進行調(diào)度，如 果隊列排序與算法要求不一致則編寫一個排序函數(shù)。S、進程調(diào)度算法：選擇一種進程調(diào)度算法實現(xiàn)。士、主界面設(shè)計：在實驗一的界面上增加一個進程調(diào)度按鈕、被調(diào)進程 的PCB顯示。5、功能測試：從顯示出的就緒隊列狀態(tài)和被調(diào)進程的PCB,查看操作 的正確與否。五實驗步驟60!1234567891i1:1:1:l i主緩區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)岡區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)兇區(qū)區(qū)區(qū) 亠宀新一 kajm占 m frmol.tim03 占.mol.Bn. 生fes'I摻1-1霾s:l-蠢1-1參滾盪盪<爰區(qū) 3 = 01 編入狀號 放的編 口asB1品

4、 口弄當(dāng)產(chǎn) 亠嚴(yán)的區(qū)號012341000000000費產(chǎn)1(2)結(jié)果分析： 在每個過程中先做P(mutex),后做V(mutex),二者要成對出現(xiàn)。夾在 二者中間的代碼段就是該進程的臨界區(qū)。 對同步信號量full和empty的P, V操作同樣必須成對出現(xiàn)，但它們 分別位于不同的程序中。 無論在生產(chǎn)者進程中還是在消費者進程中，兩個P操作的次序不能顛 倒：應(yīng)先執(zhí)行同步信號量的P操作，然后執(zhí)行互斥信號量的P操作。否則可 能造成進程死鎖。六.實驗總結(jié)計算機操作系統(tǒng)中引入了進程后，極大的改善了系統(tǒng)資源的利用率和提 高了系統(tǒng)的喬吐量，但是由于多道環(huán)境中同時存在多個進程，它們共享系統(tǒng) 資源，各自按照各自的方

5、式執(zhí)行，給系統(tǒng)造成了混亂，所以系統(tǒng)必須提供一 種機制管理進程，使這些并發(fā)執(zhí)行的進程之間能有條不紊地運行，能有效地 共享資源和相互合作，使得程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性，這就是進程同步的主 要任務(wù)。七.附錄#include <iostream>#include <process.h>#include <windows.h>using namespace std；/生產(chǎn)者消費者問題，單個生產(chǎn)者，多個消費者，多個緩沖池/使用信號量 和關(guān)鍵段來實現(xiàn)using namespace std；int gi或const int num = 10； /產(chǎn)生數(shù)據(jù)的個數(shù)const in

6、t size = 土； /緩沖池的大小volatile bool flag = true； /用于消費者線程之間int buPsizeJ； / 緩沖池CRITICAL_SECTION gc； / 關(guān)鍵段HANDLE empty full； / / Semaphoreunsigned int _stdcall pro(PVOID p) / 生產(chǎn)者線程fbr(int i = 0； i <= num ； i+)WaitForSingleObject(emptylXFINITE)； / 線程同步EnterCriticalSection(&：gc)； / 線程互斥bufTgO = i；co

7、ut « "生產(chǎn)者在n « gi << n號緩沖也放入H « bufTgiJ « endl; gi = (gi+l)%size;Leave CriticalSec tion( &gc);ReleaseSemaphore(fi.ill, 1 .NULL)；頁尉內(nèi)容cout « “生產(chǎn)者運行結(jié)朿!” « endl； return 0；unsigned int _stclcall cus(PVOID p) / 消費者線程while(true)WaitForSingleObject(fullJXFINITE)；

8、/ 線程同步 if flag = false ) /線程之間的邏輯判斷break；EnterCriticalSection(Srgc); / 線程互斥cout « ”線程 H « GetCurrentThreadId() « M 在緩沖池 H « gj « H 獲取數(shù)據(jù)« bufTgj << endl；if( bufTgj" = num ) / 結(jié)束條件LeaveCriticalSection (& gc)； ReleaseSemaphore(fulL 1 ,NULL)； flag = false； br

9、eak；gj = (gj+l)%size；LeaveCriticalSection (&gc);Sleep(oO);ReleaseSemaphore(empty 1 ,NULL)；cout « "消費者線程 M « GetCurrentThreadId() « n 運行結(jié)朿!" « endl；return 0；int main()/相關(guān)變量的定義const int sz = S；gi = gj = 0;InitializeCriucalSection (&gc)；empty = CreateSemaphore(NULL,l,4,NULL)； fiill = CreateSemaphore(NULL,0,-£-,NULL);HANDLE handsz;hand0 = HAKDLE)_beginchreadex(NULL,0,pro,NULL,0,NULL); / 創(chuàng)建了三個 線程hand13 = (HANDLE)-beginchreadex(NULL,O,cus,NULL.O,NULL)；hand2 = (PLNDLE)-beginthreadex(NULL,O,cus,NULL,O,NULL);X7aitForMultipleObjects(sz,han