操作系统实验报告(生产者消费者问题)-模板.doc

操作系统实验报告HUNAN UNIVERSITY操作系统实验报告题 目：学生姓名：李汉乾学生学号：20100810411专业班级：物联一班同组成员：上课老师：肖德贵目 录一、内容2二、目的2三、实验设计思想和流程2四、主要数据结构及符号说明2五、程序初值及运行结果2六、实验体会和思考题2附录（源代码及注释）2一、内容模拟操作系统中进程同步和互斥。二、目的1熟悉临界资源、信号量及PV操作的定义与物理意义；2了解进程通信的方法；3掌握进程互斥与进程同步的相关知识；4掌握用信号量机制解决进程之间的同步与互斥问题；5实现生产者消费者问题，深刻理解进程同步问题。三、实验设计思想和流程这次实验的主要设计思想为:用线程来模拟生产者与消费者，用一个数组来模拟缓冲池，在缓冲池里，写了关于如何便面生产者消费者同时进入缓冲池的代码。如下：它是通过定义两个函数public synchronized void get(int id)。public synchronized void put(int id)关键字就是避免生产者与消费者同时进入缓冲池。（至于如何避免这是java提供函数的内部代码，我也不知道啊！）四、主要数据结构及符号说明public class Buffer JTextArea ta;static final int productBufferNum = 10; /缓冲单元数ProductBuffer pBuffer = new ProductBufferproductBufferNum; /缓冲队列int in = 0; /缓冲单元指针，用于放产品get()int out = 0; /缓冲单元指针，用于取产品put()int consumeProductNo; /记录消费产品的编号int usedBufferNum = 0; /记录缓冲队列已使用的缓冲单元个数public class ProductBuffer int product; /存放产品编号boolean hasProduct; /标识该缓冲区是否有产品，true有产品，false无产品public class Customer_Consumer_Test implements ActionListenerprivate JPanel jp=new JPanel10;boolean isRun = true;/用于控制线程结束JTextArea ta = new JTextArea();Buffer buffers = new Buffer(ta); /缓冲队列static final int producerNum = 3; /生产者个数static final int consumerNum = 3; /消费者个数ProducerThread proThread = new ProducerThreadproducerNum;ConsumerThread conThread = new ConsumerThreadconsumerNum;Thread producer = new ThreadproducerNum;Thread consumer = new ThreadconsumerNum;5、 程序初值及运行结果生产者1将产品1放入缓冲单元0，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态01true1-1false2-1false3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false生产者3将产品1放入缓冲单元1，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态01true11true2-1false3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false消费者2将产品1从缓冲单元0取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false11true2-1false3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false消费者3将产品1从缓冲单元1取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false2-1false3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false生产者2将产品1放入缓冲单元2，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false21true3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false消费者1将产品1从缓冲单元2取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false3-1false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false生产者3将产品2放入缓冲单元3，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false32true4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false消费者2将产品2从缓冲单元3取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false30false4-1false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false消费者3将产品-1从缓冲单元4取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false30false40false5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false生产者1将产品2放入缓冲单元4，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false30false42true5-1false6-1false7-1false8-1false9-1false生产者2将产品2放入缓冲单元5，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false30false42true52true6-1false7-1false8-1false9-1false消费者1将产品2从缓冲单元5取出，缓冲队列状态如下： 缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态00false10false20false30false42true50false6-1false7-1false8-1false9-1false六、实验体会和思考题附录（源代码及注释）Customer_Consumer_Test.javapackage LEO_Customer;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.Color;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JPanel;import javax.swing.JScrollPane;import javax.swing.JTextArea;/* * 生产者消费者问题实现（可以有多个生产者消费者） * */public class Customer_Consumer_Test implements ActionListenerprivate JPanel jp=new JPanel10;boolean isRun = true;/用于控制线程结束JTextArea ta = new JTextArea();Buffer buffers = new Buffer(ta); /缓冲队列static final int producerNum = 3; /生产者个数static final int consumerNum = 3; /消费者个数ProducerThread proThread = new ProducerThreadproducerNum;ConsumerThread conThread = new ConsumerThreadconsumerNum;Thread producer = new ThreadproducerNum;Thread consumer = new ThreadconsumerNum;public Customer_Consumer_Test()createUI();/createNewUI();/创建多个生产者和消费者线程并开始执行for(int i=0; iproducerNum; i+)proThreadi = new ProducerThread(i+1);produceri = new Thread(proThreadi);produceri.start();for(int j=0; jconsumerNum; j+)conThreadj = new ConsumerThread(j+1);consumerj = new Thread(conThreadj);consumerj.start();private void createNewUI() JFrame frame=new JFrame(Leo);/创建界面public void createUI()JFrame frame = new JFrame(生产者消费者);JPanel panel = new JPanel(new BorderLayout();/ta.setBackground(Color.blue);JScrollPane scrPane = new JScrollPane(ta);panel.add(scrPane, BorderLayout.CENTER);JButton button = new JButton(停止);button.addActionListener(this);panel.add(button, BorderLayout.SOUTH);panel.setBackground(Color.BLUE);frame.add(panel);frame.setVisible(true);frame.setSize(1000,500);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);/按钮响应事件public void actionPerformed(ActionEvent e)isRun = false; /控制线程结束System.out.println(停止);public static void main(String args)Customer_Consumer_Test producerConsumer = new Customer_Consumer_Test();/定义生产者线程class ProducerThread implements Runnable int productNo = 0; /产品编号int id; /生产者IDpublic ProducerThread(int id)this.id = id;public void run()while(isRun)productNo+; /生产产品buffers.put(productNo, id); /将产品放入缓冲队列tryThread.sleep(1000);catch(Exception e)e.printStackTrace();/定义消费者线程class ConsumerThread implements Runnable int id; /消费者IDpublic ConsumerThread(int id)this.id = id;public void run()while(isRun)buffers.get(id); /从缓冲队列中取出产品tryThread.sleep(1000);catch(Exception e)e.printStackTrace();Buffer.javapackage LEO_Customer;import javax.swing.JTextArea;/* * 定义临界资源：缓冲队列 * */public class Buffer JTextArea ta;static final int productBufferNum = 10; /缓冲单元数ProductBuffer pBuffer = new ProductBufferproductBufferNum; /缓冲队列int in = 0; /缓冲单元指针，用于放产品get()int out = 0; /缓冲单元指针，用于取产品put()int consumeProductNo; /记录消费产品的编号int usedBufferNum = 0; /记录缓冲队列已使用的缓冲单元个数public Buffer (JTextArea ta)this.ta = ta;/初始化for(int j=0; jproductBufferNum; j+)pBufferj = new ProductBuffer();for(int i=0; iproductBufferNum; i+)pBduct = -1;pBufferi.hasProduct = false;/取产品public synchronized void get(int id)/缓冲队列空则等待if(usedBufferNum = 0)trysuper.wait();catch(Exception e)e.printStackTrace();consumeProductNo = pBduct; /取出产品pBduct = 0; /清空缓冲单元pBufferout.hasProduct = false; /置无产品标识usedBufferNum-;/输出本次取产品后缓冲队列的情况ta.append(消费者+id+将产品+consumeProductNo+从缓冲单元+out+取出，缓冲队列状态如下：n);printBuffer();out=(out+1)%productBufferNum; /更新指针/唤醒等待线程super.notify();/放产品public