進(jìn)程同步(生產(chǎn)者與消費(fèi)者)

娥中僮a號(hào)⑦軟件學(xué)院操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)：軟件工程班級(jí)：RB軟工互152學(xué)號(hào)：201560160226學(xué)生姓名：王澤華指導(dǎo)教師：韓新超實(shí)驗(yàn)二：進(jìn)程同步(生產(chǎn)者與消費(fèi)者)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)理解進(jìn)程競爭資源的現(xiàn)象，進(jìn)而理解進(jìn)程的同步于互斥；2)掌握基本的互斥與同步算法，進(jìn)一步理解“生產(chǎn)者一消費(fèi)者”模型；3)通過對“生產(chǎn)者一消費(fèi)者”問題編程實(shí)現(xiàn)，了解進(jìn)程創(chuàng)建、同步信號(hào)量、互斥信號(hào)量、臨界區(qū)的創(chuàng)建和使用，初步了解并發(fā)程序設(shè)計(jì)方法；4)進(jìn)一步理解P、V原語和信號(hào)量在線程互斥和同步機(jī)制中的運(yùn)用。二.實(shí)驗(yàn)屬性該實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。三.實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及器材普通PC386以上微機(jī)四.實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)1、該實(shí)驗(yàn)中使用到相關(guān)的windowsAPI函數(shù)：createTluead建立新的線程；createMutex創(chuàng)建一個(gè)互斥體；createSemaphore創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量；leleaseMutex釋放由線程擁有的一個(gè)互斥體；releaseSemaphore對指定的信號(hào)量增加指定的值；waitforSmgleObject用來檢測handle時(shí)間的信號(hào)狀態(tài)；waitforMultipleObjectstme即等待所有信號(hào)量有效再往下執(zhí)fT,false當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)量有效時(shí)向下執(zhí)行；CloseHandle關(guān)閉一個(gè)內(nèi)核對象。2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用實(shí)驗(yàn)一中的進(jìn)程就緒隊(duì)列，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)度，如果隊(duì)列排序與算法要求不一致則編寫一個(gè)排序函數(shù)。3、進(jìn)程調(diào)度算法：選擇一種進(jìn)程調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)。4、主界面設(shè)計(jì)：在實(shí)驗(yàn)一的界面上增加一個(gè)進(jìn)程調(diào)度按鈕、被調(diào)進(jìn)程的PCB顯示。5、功能測試：從顯示出的就緒隊(duì)列狀態(tài)和被調(diào)進(jìn)程的PCB,查看操作的正確與否。五.實(shí)驗(yàn)步驟

編入狀號(hào)00000D9S刖品0國當(dāng)產(chǎn)產(chǎn)的區(qū)號(hào)9:1;2:3:4:516.:7:8:?:1011121314編入狀號(hào)00000D9S刖品0國當(dāng)產(chǎn)產(chǎn)的區(qū)號(hào)9:1;2:3:4:516.:7:8:?:1011121314~區(qū)區(qū)區(qū)因區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)因區(qū)團(tuán)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)生巴顯窿遇爆窿S運(yùn)卷零1窗窗需夜二費(fèi)產(chǎn),消生2.?區(qū);一一編入出號(hào)00000放的1200000000品」刖品品產(chǎn)當(dāng)產(chǎn)產(chǎn)的區(qū)號(hào).：：：：，.XJX.1234?工01234-5678911111-兇區(qū)區(qū)兇兇兇兇兇兇兇兇區(qū)因區(qū)區(qū)區(qū)^產(chǎn)>不沖、即呷、圖，評gggg汨沏汨g淚淚(2)結(jié)果分析：①在每個(gè)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(jìn)程的臨界區(qū)。②對同步信號(hào)量ftill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。③無論在生產(chǎn)者進(jìn)程中還是在消費(fèi)者進(jìn)程中，兩個(gè)P操作的次序不能顛倒：應(yīng)先執(zhí)行同步信號(hào)量的P操作，然后執(zhí)行互斥信號(hào)量的P操作。否則可能造成進(jìn)程死鎖。六.實(shí)驗(yàn)總結(jié)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中引入了進(jìn)程后，極大的改善了系統(tǒng)資源的利用率和提高了系統(tǒng)的吞吐量，但是由于多道環(huán)境中同時(shí)存在多個(gè)進(jìn)程，它們共享系統(tǒng)資源，各自按照各自的方式執(zhí)行，給系統(tǒng)造成了混亂，所以系統(tǒng)必須提供一種機(jī)制管理進(jìn)程，使這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間能有條不紊地運(yùn)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(jìn)程同步的主要任務(wù)。七.附錄#include<iostream>#include<process.h>#include<windows.h>usingnamespacestd;//生產(chǎn)者消費(fèi)者問題，單個(gè)生產(chǎn)者，多個(gè)消費(fèi)者，多個(gè)緩沖池//使用信號(hào)量和關(guān)鍵段來實(shí)現(xiàn)usingnamespacestd;intgi,gj;constintnum=10;//產(chǎn)生數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)constintsize=4;//緩沖池的大小volatileboolflag=true;//用于消費(fèi)者線程之間intbuffsize];//緩沖池CRITICAL-SECTIONgc;//關(guān)鍵段HANDLEempty,full;//Semaphoreunsignedint_stdcallpro(PVOIDp)//生產(chǎn)者線程(for(inti=0;i<=num;i++)(WaitForSingleObject(emptyJNFINITE);//線程同步EnterCriticalSection(&gc);//線程互斥buf[gi]=i;cout<<"生產(chǎn)者在"?gi?"號(hào)緩沖池放入"?buf[gi]?endl;gi=(gi+l)%size;LeaveCriticalSection(&gc);ReleaseSemaphore(full/l,NULL);cout?”生產(chǎn)者運(yùn)行結(jié)束!”?endl;return0;)unsignedint_stdcallcus(PVOIDp)〃消費(fèi)者線程(while(true)(WaitForSingleObject(fullJNFINITE);//線程同步if(flag-false)〃線程之間的邏輯判斷{break;}EnterCriticalSection(&gc);//線程互斥cout?"線程"?GetCurrentThreadld()?"在緩沖池"?gj?"獲取數(shù)據(jù)"?buf[gj]?endl;if(buf[gj]==num)〃結(jié)束條件{LeaveCriticalSection(&gc);ReleaseSemaphore(full,l/NULL);flag=false;break;}gj=(gj+l)%size;LeaveCriticalSection(&gc);Sleep(50);ReleaseSemaphore(emptyzl,NULL);)cout<<"消費(fèi)者線程"?GetCurrentThreadld()?"運(yùn)行結(jié)束!"<<endl;return0;)intmain()//相關(guān)變量的定義constintsz=3;gi=gj=0;lnitializeCriticalSection(&gc);empty=CreateSemaphore(NULL,4,4,NULL);full=CreateSemaphore(NULL0,4,NULL);HANDLEhand[sz];hand[0]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,pro,NULLO,NULL);//創(chuàng)建了三個(gè)線程hand[l]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,O,cus,NULL,O,NULL);hand[2]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,cus,NULLONULL);WaitForMultipleObjectsfs