操作系統(tǒng)實驗報告經典地生產者—消費者問題

1、實驗二經典的生產者消費者問題一、目的實現(xiàn)對經典的生產者消費者問題的模擬，以便更好的理解經典進程同步問題。二、實驗內容及要求編制生產者消費者算法，模擬一個生產者、一個消費者，共享一個緩沖池的情形。1、實現(xiàn)對經典的生產者消費者問題的模擬，以便更好的理解此經典進程同步問題。生產者消費者問題是典型的PV操作問題，假設系統(tǒng)中有一個比較大的緩沖池，生產者的任務是只要緩沖池未滿就可以將生產出的產品放入其中，而消費者的任務是只要緩沖池未空就可以從緩沖池中拿走產品。緩沖池被占用時，任何進程都不能訪問。2、每一個生產者都要把自己生產的產品放入緩沖池，每個消費者從緩沖池中取走產品消費。在這種情況下，生產者消費者進程

2、同步，因為只有通過互通消息才知道是否能存入產品或者取走產品。他們之間也存在互斥，即生產者消費者必須互斥訪問緩沖池，即不能有兩個以上的進程同時進行。三、生產者和消費者原理分析在同一個進程地址空間內執(zhí)行兩個線程。生產者線程生產物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。消費者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當生產者線程生產物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產者線程必須等待消費者線程釋放一個空緩沖區(qū)。當消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻擋，直到新的物品被生產出來。四、生產者與消費者功能描述：生產者功能描述：在同一個進程地址空間內執(zhí)行兩個線程。生產者線程

3、生產物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。當生產者線程生產物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產者線程必須等待消費者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。消費者功能描述：消費者線程從緩沖區(qū)獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)，當消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻塞，直到新的物品被生產出來。五、實驗環(huán)境操作系統(tǒng)環(huán)境：Windows系統(tǒng)。編程語言：C#。1六、生產者與消費者的思路和設計1、程序流程圖(1)生產者開始生產產品Wait(empty)Yempty0N緩沖區(qū)內已滿，已無可用緩沖區(qū)Wait(mutex)NMutex=1Y緩沖區(qū)正被其他進存入緩沖區(qū)程占用empty=empty

4、-1Signal(mutex)Signal(full)結束2(2)消費者開始Wait(full)消費請求Yfull0N緩沖區(qū)內產品已空，不能進行消費Wait(mutex)NMutex=1Y緩沖區(qū)正被其他進消費程占用full=full-1Signal(mutex)Signal(empty)結束32、主要程序代碼/初始化變量privatevoidForm1_Load(objectsender,EventArgse)mutex=1;/互斥信號量full=0;/緩沖池中滿緩沖區(qū)的數量empty=5;/緩沖池中空緩沖區(qū)的數量count1=0;/生產的產品數目i=0;lb_mutex.Text=1;lb_

5、full.Text=0;lb_empty.Text=5;/消費者從緩沖區(qū)中消費一個產品privatevoidconsumer_Click(objectsender,EventArgse)if(full0)/消費者已進入互斥臨界區(qū)if(mutex=1)/申請進入臨界區(qū)mutex=0;/消費者已進入互斥臨界區(qū)lb_mutex.Text=0;timer_consumer.Enabled=true;/啟動消費者消費緩沖區(qū)產品elseMessageBox.Show(緩沖區(qū)被占用，請等待。,信息提MessageBoxButtons.OK);elseMessageBox.Show(緩沖區(qū)為空，不能消費!,信

6、息提示,MessageBoxButtons.OK);/生產者向緩沖區(qū)中存入一個產品privatevoidproducer_Click(objectsender,EventArgse)count1=count1+1;/生產一個產品if(empty0)/有緩沖區(qū)可放產品if(mutex=1)/申請進入臨界區(qū)mutex=0;/生產者已進入臨界區(qū)lb_mutex.Text=0;timer1.Start();/啟動生產者將產品放入緩沖區(qū)4else/不能進入臨界區(qū)count1=count1-1;MessageBox.Show(緩沖區(qū)被占用，請等待。,信息提示,MessageBoxButtons.OK);e

7、lseMessageBox.Show(緩沖區(qū)已滿!,信息提示,MessageBoxButtons.OK);/無緩沖區(qū)可放產品count1=count1-1;/生產者privatevoidtimer1_Tick_1(objectsender,EventArgse)if(bool1)switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;case4:pictureBox4.Visible=true;brea

8、k;case5:pictureBox5.Visible=true;break;lb_show.Text=生產者進程占用緩沖區(qū)，請等待。;bool1=false;elseswitch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;case5:pictureBox5.Visible=false;break;lb_show.Text

9、=生產者進程占用緩沖區(qū)，請等待。;bool1=true;i=i+1;if(i=5)/循環(huán)緩沖區(qū)，首尾相接5i=0;timer1.Enabled=false;mutex=1;lb_mutex.Text=1;switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;case4:pictureBox4.Visible=true;break;case5:pictureBox5.Visible=true;break

10、;full=full+1;lb_full.Text=full.ToString();empty=empty-1;lb_empty.Text=empty.ToString();lb_show.Text=生產結束!;/消費者privatevoidtimer_consumer_Tick(objectsender,EventArgse)if(bool1)switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;c

11、ase4:pictureBox4.Visible=true;break;case5:pictureBox5.Visible=true;break;lb_show.Text=消費者進程占用緩沖區(qū)，請等待。;bool1=false;elseswitch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;case5:pictureBox

12、5.Visible=false;break;lb_show.Text=消費者進程占用緩沖區(qū)，請等待。;bool1=true;i=i+1;if(i=5)6i=0;timer_consumer.Enabled=false;mutex=1;lb_mutex.Text=1;switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;c

13、ase5:pictureBox5.Visible=false;break;count1=count1-1;full=full-1;lb_full.Text=full.ToString();empty=empty+1;lb_empty.Text=empty.ToString();lb_show.Text=消費結束！;3、運行界面和運行結果一般情況下，點一次生產者按紐，mutex由1變?yōu)?，緩沖區(qū)呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)（表示正在存儲），此時不可以再進行緩沖區(qū)操作，否則將顯示“生產者進程正在占用緩沖區(qū)，請等待”。閃爍約1.5秒后，mutex由0變?yōu)?，閃爍停止，表示存儲過程結束；點一次消費者按紐，mutex由

14、1變?yōu)?，緩沖區(qū)呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)（表示正在消費），此時不可以再進行緩沖區(qū)操作，否則將顯示“消費者進程正在占用緩沖區(qū)，請等待”。閃爍約1.5秒后，mutex由0變?yōu)?，閃爍停止，表示消費過程結束。7緩沖池滿后，若再點生產者按紐，會給出信息提示：“緩沖區(qū)已滿!”。緩沖池空后，若再點消費者按紐，也會給出信息提示：“緩沖區(qū)為空，不能消費!”。在存儲狀態(tài)或消費狀態(tài)（閃爍狀態(tài)），無論是點生產者按紐還是消費者按紐都會給出“緩沖區(qū)被占用，請等待?！毙畔⑻崾?。七、心得體會本次實驗是關于生產者與消費者之間互斥和同步的問題。問題的是指是P、V操作，實驗設一個共享緩沖區(qū)，生產者和消費者互斥的使用，當一個線程使用緩沖區(qū)的時候，另一個讓其等待直到前