操作系统课程设计报告-生产者与消费者算法的实现.doc

操作系统课程设计报告生产者与消费者算法的实现课程名称：计算机操作系统课程设计小组成员：班 级：时 间：2010-10-18目录1 课设简介：11.1课程设计题目11.2课程设计小组成员11.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例12生产者和消费者原理分析13 生产者与消费者功能描述：14 数据结构分析25 生产者与消费者实现代码26心得体会7参考文献：7相关工具：8致谢：8操作系统课程设计生产者与消费者算法实现1 课设简介：1.1课程设计题目生产者与消费者算法的实现1.2课程设计小组成员张洋、巢蕾、段敏1.3小组成员任务分配情况及每人所占工作比例张 洋 负责：分析设计消费一个产品方法和主方法并且画出流程图，后期组织组内成员成果汇总进行本组总体报告撰写。巢 蕾 负责：分析设计生产者的行为方法和消费者的行为方法，并且画出流程图段 敏 负责：分析设计生产产品的方法和把新生产的产品放入缓冲区，并且画出流程图。2 生产者和消费者原理分析 在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。3 生产者与消费者功能描述：3.1生产者功能描述 在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。3.2消费者功能描述消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。3.3程序结构图：4 数据结构分析生产者与消费者实现：这其中主要是通过多线程，来实现生产者和消费者之间的协调问题。生产者(producer)消费者(consumer)：通过一些记录性变量，来记录模拟实现生产者的行为，通过输入语句的提示程序采用oo设计模式，缓存区采用数组结构存储。5 生产者与消费者实现代码#include #include const unsigned short size_of_buffer = 10; /缓冲区长度unsigned short productid = 0; /产品号unsigned short consumeid = 0; /将被消耗的产品号unsigned short in = 0; /产品进缓冲区时的缓冲区下标unsigned short out = 0; /产品出缓冲区时的缓冲区下标int g_buffersize_of_buffer; /缓冲区是个循环队列bool g_continue = true; /控制程序结束handle g_hmutex; /用于线程间的互斥handle g_hfullsemaphore; /当缓冲区满时迫使生产者等待handle g_hemptysemaphore; /当缓冲区空时迫使消费者等待dword winapi producer(lpvoid); /生产者线程dword winapi consumer(lpvoid); /消费者线程int main() /创建各个互斥信号 g_hmutex = createmutex(null,false,null); g_hfullsemaphore = createsemaphore(null,size_of_buffer-1,size_of_buffer-1,null); g_hemptysemaphore = createsemaphore(null,0,size_of_buffer-1,null); /调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时， /生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待 const unsigned short producers_count = 3; /生产者的个数 const unsigned short consumers_count = 1; /消费者的个数 /总的线程数 const unsigned short threads_count = producers_count+consumers_count; handle hthreadsproducers_count; /各线程的handle dword produceridconsumers_count; /生产者线程的标识符 dword consumeridthreads_count; /消费者线程的标识符 /创建生产者线程 for (int i=0;iproducers_count;+i) hthreadsi=createthread(null,0,producer,null,0,&produceridi); if (hthreadsi=null) return -1; /创建消费者线程 for (i=0;iconsumers_count;+i) hthreadsproducers_count+i=createthread(null,0,consumer,null,0,&consumeridi); if (hthreadsi=null) return -1; while(g_continue) if(getchar() /按回车后终止程序运行 g_continue = false; return 0;/生产一个产品。简单模拟了一下，仅输出新产品的id号void produce() std:cerr producing +productid . ; std:cerr succeed std:endl;/把新生产的产品放入缓冲区void append() std:cerr appending a product . ; g_bufferin = productid; in = (in+1)%size_of_buffer; std:cerr succeed std:endl; /输出缓冲区当前的状态 for (int i=0;isize_of_buffer;+i) std:cout i : g_bufferi; if (i=in) std:cout - 生产; if (i=out) std:cout - 消费; std:cout std:endl; /从缓冲区中取出一个产品void take() std:cerr taking a product . ; consumeid = g_bufferout; out = (out+1)%size_of_buffer; std:cerr succeed std:endl; /输出缓冲区当前的状态 for (int i=0;isize_of_buffer;+i) std:cout i : g_bufferi; if (i=in) std:cout - 生产; if (i=out) std:cout - 消费; std:cout std:endl; /消耗一个产品void consume() std:cerr consuming consumeid . ; std:cerr succeed std:endl;/生产者dword winapi producer(lpvoid lppara) while(g_continue) waitforsingleobject(g_hfullsemaphore,infinite); waitforsingleobject(g_hmutex,infinite); produce(); append(); sleep(1500); releasemutex(g_hmutex); releasesemaphore(g_hemptysemaphore,1,null); return 0;/消费者dword winapi consumer(lpvoid lppara) while(g_continue) waitforsingleobject(g_hemptysemaphore,infinite); waitforsingleobject(g_hmutex,infinite); take(); consume(); sleep(1500); releasemutex(g_hmutex); releasesemaphore(g_hfullsemaphore,1,null); return 0; /* 一个消费者三个生产者：/* 三个生产者三个消费者/*三个消费者一个生产者/*三个生产者四个消费者6 心得体会本次课程设是关于生产者与消费者之间互斥和同步的问题。问题的实质是p、v操作，实验设一个共享缓冲区，生产者和消费者互斥的使用，当一个线程使用缓冲区的时候，另一个让其等待直到前一个线程释放缓冲区为止。 生产者与消费者是一个与现实有关的经典问题，与“和尚挑水”问题的原理相同，通过此原理举一反三可以解决其他类似的问题。 通过本课程设计，我们对操作系统的p、v进一步的认识，深入的了解p、v操作的实质和其重要性。课本的理论知识进一步阐述了现实中的实际问题。 实验中，我们小组分工合作，共同学习，虽然在课程设计中遇到了一些问题，但在老师和同学的细心指导和热心帮助下解决了。同时，了解到团队精神的重要性，也为以后的学习和工作打下了坚实的基础，同时积累了宝贵