實驗四 同步與互斥 Linux實驗報告

1、實驗四 同步與互斥 【實驗目的和要求】1、掌握進程（線程）的同步與互斥。2、掌握生產者消費者問題的實現方法。3、掌握多線程編程方法?！緦嶒瀮热荨繉崿F生產者消費者問題1、有一個倉庫，生產者負責生產產品，并放入倉庫，消費者會從倉庫中拿走產品(消費)。2、倉庫中每次只能入一個(生產者或消費者)。3、倉庫中可存放產品的數量最多10個,當倉庫放滿時，生產者不能再放入產品。4、當倉庫空時，消費者不能從中取出產品。5、生產、消費速度不同?！緦嶒炘怼?、 信號量mutex提供對緩沖池訪問的互斥要求并初始化為1，信號量empty和full分別用來表示空緩沖項和滿緩沖項的個數，信號量empty初始化為n，信號量

2、full初始化為0。2、定義如下結構及數據：定義緩沖區(qū)內的數據類型：typedefintbuffer_item;緩沖區(qū)：buffer_itembufferBUFFER_SIZE;對緩沖區(qū)操作的變量：intin,out;信號量mutex提供了對緩沖池訪問的互斥要求：pthread_mutex_tmutex;信號量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂的個數：sem_tempty,full;可以設定生產者的生產速度及消費者的消費速度：intpro_speed,con_speed;對緩沖區(qū)操作的自增函數：#defineinc(k)if(kBUFFER_SIZE)k=k+1;elsek=03、

3、并定義了如下實現問題的函數模塊：將生產的產品放入緩沖區(qū)：intinsert_item(buffer_itemitem)從緩沖區(qū)內移走一個產品：intremove_item(buffer_item*item)生產者進程：void*producer(void*param)消費者進程：void*consumer(void*param)生產者結構進程 消費者結構進程【程序代碼】/sx.c#include#include#include#include#include#define inc(k) if(kBUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10/

4、緩沖區(qū)的大小typedef int buffer_item;/定義緩沖區(qū)內的數據類型buffer_item bufferBUFFER_SIZE;/緩沖區(qū)int in,out;/對緩沖區(qū)操作的變量pthread_mutex_t mutex;/信號量mutex提供了對緩沖池訪問的互斥要求sem_t empty,full;/信號量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂的個數int pro_speed,con_speed;/可以設定生產者的生產速度及消費者的消費速度int insert_item(buffer_item item)/將生產的產品放入緩沖區(qū)bufferin=item;printf

5、(*insert緩沖池第%d號*n,in);inc(in);int remove_item(buffer_item *item)/從緩沖區(qū)內移走一個產品*item = bufferout;printf(*remove緩沖池第%d號*n,out);inc(out);void *producer(void *param)/生產者進程buffer_item item;int num = 0;while(1)sleep(rand()%(16-pro_speed);printf(n*第%d次生產*n,+num);printf(*等待empty信號*n);sem_wait(&empty);printf(*

6、等待解鎖*n);pthread_mutex_lock(&mutex);printf(*上鎖，準備生產*n);item = rand()%1000+1; printf(*生產產品%d*n,item);insert_item(item);printf(*解鎖*n);printf(*第%d次生產結束*nn,num);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full);void *consumer(void *param)/消費者進程buffer_item item;int num = 0;while(1)sleep(rand()%(16-con_speed);p

7、rintf(n*第%d次消費*n,+num);printf(*等待full信號*n);sem_wait(&full);printf(*等待解鎖*n);pthread_mutex_lock(&mutex);printf(*上鎖，準備消費*n);remove_item(&item);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty);printf(*消費產品%d*n,item);printf(*解鎖*n);printf(*第%d次消費結束*nn,num); int main()/主函數pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t at

8、tr1,attr2;srand(time(NULL);pthread_mutex_init(&mutex,NULL);/初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf(*n);printf(*開始！*n);printf(*n);printf(生產者速度(1-15):n);scanf(%d,&pro_speed);printf(消費者速度(1-15):n);scanf(%d,&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr

9、1,producer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf(*程序over*n);return 0;【實驗步驟】編寫程序代碼gedit sx.c,再對代碼進行編譯gcc sx.c o sx lpthread，編譯無錯誤，進行運行./sx，根據提示要求進行填寫生產者和消費速度，觀察消費者和生產者進程?！緦嶒灲Y果】【實驗體會】1、Linux中生成線程方法： 第一種方式是用pthread 庫來實現的，是在用戶程序本身中實現線程，這實際上是對線程的一種模擬

10、，線程之間的切換和調度是在用戶的進程內部進行的，這種方式就被稱為用戶空間的線程。這種線程的好處是實現非常簡單，性能也非常好，因為線程之間的切換都在用戶進程內部進行，切換開銷比較小。缺點也非常明顯，首先就是不能充分利用高端系統(tǒng)的SMP多處理器的優(yōu)點，因為一個進程只能由一個處理器處理，第二點由于用戶空間是在用戶空間切換，某個線程遇到一個需要阻塞的系統(tǒng)調用進而就會造成這個進程被阻塞，因而所有線程被阻塞。 第二種方式是通過修改進程的實現方式來完成，可以使用不完全的進程創(chuàng)建方式創(chuàng)建共享數據空間的進程，在Linux下這種系統(tǒng)調用為clone()。2、Ptrtead生成線程： POSIX thread簡稱為pthread，Posix線程是POSIX標準線程該標準定義內部API創(chuàng)建和操縱線程。 數據類型 pthread_t：線程句柄 pthread_attr_t：線程屬性 線程操縱函數(省略參數)：pthread_create()：創(chuàng)建一個線程 pthread_exit()：終止當前線程 pthread_cancel()：中斷另外一個線程的運行 pthread_join()：阻塞當前的線程，直到另外一個線程運行結束 pthread_att