1编程实现进程(线程)同步和互斥.doc

学号： xxx Xxx学院学 生 实 验 报 告姓名：xxx 年级专业班级 08级计算机3班 日期 2010 年 12 月 9 日 成绩 课程名称计算机操作系统实验名称1编程实现进程（线程）同步和互斥(4课时) 实验类型验证 设计综合 创新【实验目的、要求】实验目的：（1）通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程（线程）同步与互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固进程（线程）同步和互斥等有关的内容。（2）了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。（3）学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的API函数。（4）掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。（5）掌握多道程序设计的基本理论、方法和技术，培养学生多道程序设计的能力。实验要求：（1）经调试后程序能够正常运行。（2）采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步和互斥的关系。（3）程序界面美观。【实验内容】在Windows XP、Windows 2000等操作系统下，使用的VC、VB、java或C等编程语言，采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者-消费者问题或哲学家进餐问题或读者-写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和互斥的实际问题。【实验环境】（含主要设计设备、器材、软件等）一台计算机 及 c+软件【实验步骤、过程】（含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等）让写者与读者、读者与读者之间互斥的访问同一数据集，在无写者进程到来时各读者可同时的访问数据集，在读者和写者同时等待时写者优先唤醒。设置两个全局变量readcount 和writecount来记录读者与写者的数目，设置了3个信号量。h_mutex1表示互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，h_mutex2实现全局变量readcount操作上的互斥，h_mutex3实现对全局变量writecount的互斥访问。设置了两个临界区，为了实现写者优先，用了临界区read。数据结构：（1）用了两个临界区（2）自定义结构ThreadInfo记录一条线程信息，多个线程对应一个ThreadInfo数组。（3）设置了互斥量h_mutex1，实现了互斥对象对阻塞read这一过程，h_mutex2实现对readcount操作的互斥，h_mutex3实现对writecount的互斥访问。流程：（1）主函数 （2）临界区初始化 （3）提取线程相关信息 （4）完成线程相关信号量的初始化 （5）创建读者与写者线程 （6）等待所有线程结束 （7）程序结束（8）读者 （9）提取本线程信息 （10）等待，提出读请求 （11）进入临界区 （12）进行读操作，并判读是否读完 （15）退出临界区，读操作完成 （16）如果readcount=0，则唤醒写者（17）写者 （18）提取本线程信息 （19）等待，发出写请求 （20）进入临界区 （21）进行写操作，并判断是否写完 （22）退出临界区，写操作完成 （23）如果writecount=0，则唤醒读者代码：#include#include#include#include#include#define INTE_PER_SEC 1000/每秒时钟中断的数目#define MAX_THREAD_NUM 64/最大线程数int readcount=0;/读者数目int writecount=0;/写者数目CRITICAL_SECTION cs_write;CRITICAL_SECTION cs_read;void Writer(void *p);void Reader(void *p);/定义记录在测试文件中的线程参数数据结构struct ThreadInfo int serial; char entity; double delay; double persist;/全局变量定义/临界区对象的声明，用于管理缓冲区的互斥访问int m;HANDLE h_ThreadMAX_THREAD_NUM; /存储线程句柄的数组ThreadInfo Thread_InfoMAX_THREAD_NUM; /线程信息数组HANDLE h_mutex1; /互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥HANDLE h_mutex2; /全局变量readcount实现操作上的互斥 DWORD n_Thread=0; /实际线程数目HANDLE h_mutex3; /对全局变量writecount的互斥访问int main(void)DWORD wait_for_all;FILE *inFile; /ifstream inFile;int i,j;InitializeCriticalSection(&cs_write); /初始化临界区 InitializeCriticalSection(&cs_read); /打开输入文件，提取线程信息inFile=fopen(test.txt,r);fscanf(inFile, %d,&m);/提取各线程信息到相应的数据结构中while(!feof(inFile) fscanf(inFile,%d,&Thread_Infon_Thread.serial);fscanf(inFile,t%c,&Thread_Infon_Thread.entity);fscanf(inFile,%lf,&Thread_Infon_Thread.delay);fscanf(inFile,%lf,&Thread_Infon_Thread.persist); n_Thread+;/回显获得的线程信息，便于确认正确性for(j=0;j(int)n_Thread;j+)int Temp_serial=Thread_Infoj.serial;char Temp_entity=Thread_Infoj.entity;double Temp_delay=Thread_Infoj.delay;double Temp_persist=Thread_Infoj.persist;printf( n thread%2d %c %lf %lf,Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay,Temp_persist);printf(n);printf(nn);/创建模拟过程中必要的信号量 h_mutex1=CreateMutex(NULL,FALSE,mutex_for_readcount); h_mutex2=CreateMutex(NULL,FALSE,mutex_for_readwait); h_mutex3=CreateMutex(NULL,FALSE,mutex_for_writecount);/创建读者和写者线程for(i=0;iserial; m_delay=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC);m_persist=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-persist *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay);printf(Reader thread %d sends readering require.n,m_serial);wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_mutex1,-1);EnterCriticalSection(&cs_read); wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1); readcount+; if(readcount=1) / 如果是第1个读者,等待写者写完 EnterCriticalSection(&cs_write); ReleaseMutex(h_mutex2);/ 释放互斥信号 Mutex2 /让其他读者进去临界区 LeaveCriticalSection(&cs_read); ReleaseMutex(h_mutex1); /读文件 printf(Reader thread %d begins to read file.n,m_serial); Sleep(m_persist); /退出线程 printf(Reader thread %d finished reading file.n,m_serial); /阻塞互斥对象Mutex2,保证对readcount的访问,修改互斥 wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1); readcount-; if(readcount=0) /最后一个读者,唤醒写者 LeaveCriticalSection(&cs_write); ReleaseMutex(h_mutex2); /释放互斥信号/写者线程void Writer(void *p) DWORD wait_for_mutex3; /互斥变量 DWORD m_delay; /延迟时间 DWORD m_persist; /读文件持续时间 int m_serial; /线程序号 /从参数中获得信息 m_serial=(ThreadInfo*)(p)-serial; m_delay=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-persist *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); /延迟等待 printf(Writer thread %d sents the writing require.n,m_serial); wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1); writecount+; /修改写者数目 if(writecount=1) EnterCriticalSection(&cs_read); ReleaseMutex(h_mutex3); EnterCriticalSection(&cs_write); printf(Writer thread %d begins to write to the file.n,m_serial); Sleep(m_persist); printf(Writer thread %d finished writing to the file.n,m_serial); LeaveCriticalSection(&cs_write); wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1); writecount-; if(writecount=0) LeaveCriticalSection(&cs_read); ReleaseMutex(h_mutex3); 【实验结果或总结】（对实验结果进行相应分析，或总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见）1、测试文件 1 R 2 32 R 3 53 W 1 14 R 10 55 R 12 46 W 9 87 R 13 68 W 12 59 R 20 1010 W 21 202、测试结果3、测试结果分析由测试结果可知，线程3最早发出操作请求，并执行，开始执行后线程1发出读请求，3完成操作，1开始读操作，2发出读请求，2开始读操作，1、2完成读操作，实现了读者同步，6发出写请求，6开始写操作，4、5发出读请求，8发