读者—写者问题程序设计.doc

上 机 实 验 报 告 指导教师： 课程名称Linux系统程序设计实验日期2013.07.01-07.05专业班级计算机11-5班姓名学号实验题目读者写者问题程序设计实验序号 1实验地点A604实验目的了解进程同步的问题，理解信号量机制的原理，掌握信号量解决同步问题的方法，进而学会进程的同步与互斥。实验任务及要求 用n 个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。读者-写者问题的读写操作限制：1）写-写互斥；2）读-写互斥；3）读-读允许；写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。实验内容（步骤、表格、算法或流程图等）概要设计：（1）控制流程用CheckPersonList(PersonLists)函数检查PersonLists中是否有为创建的进程（读写者）。如果有则创建相应的读写线程（2）创建读写者用bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime)函数创建读者写者相应的线程，其中由windows提供的函数为CreateThread(NULL,0,ReaderProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID);返回的是DWORD型变量。在CreateReader(int StartTime,int WorkTime)中还会初始化相应的读写者的基本信息，例如何时申请数据何时读数据何时关闭线程等等。（3）读写者进程参见图2.1读者-写者的完整流程图。（4）同步与互斥WaitForSingleObject(信号量名字,infinite)和ReleaseSemaphore(信号量名字,1,null)用于实现同步于互斥，执行WaitForSingleObject(信号量名字,infinite)信号量相应的信号量减1，执行ReleaseSemaphore(信号量名字,1,null)恢复1。 源程序及注释(不足可加附页)/写者优先算法#include #include #include #include #include #include #define MAX_PERSON 10#define READER 0#define WRITER 1#define END -1#define R READER#define W WRITER typedef struct _PersonHANDLE Thread;int Type;int StartTime;int WorkTime;int ID;Person; Person PersonsMAX_PERSON;int NumPerson = 0;long CurrentTime= 0;int PersonLists = 1,R,1,3,2,W,2,5,/*读写互斥*/3,W,5,5,/*写写互斥*/4,R,3,5,/*写读互斥*/5,R,15,2,/*读读不互斥*/END,;int rfirst = 0;int wfirst = 0;int NumOfReaders = 0;int NumOfWriters = 0;HANDLE rsem;/*初值为1的互斥信号量，在至少有一个写者准备访问数据时就不允许随后来的读者访问数据*/HANDLE wsem;/*初值为1的互斥信号量，之后有一个写者访问数据时其他写者和读者就被阻止对数据的访问*/HANDLE z;/*初值为1的互斥信号量，在至少有一个写着准备访问数据、且后面已经来一个读者时再来的读者将在这个信号量上等待*/HANDLE ReadMutex;/*创建写者的互斥信号量，初值为1*/HANDLE WriteMutex;/*创建读者的互斥信号量, 初值为1*/void CheckPersonList(int *pPersonList);/*查看人数，为创建读写者线程*/bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime);bool CreateWriter(int StartTime,int WorkTime);DWORD WINAPI ReaderProc(LPVOID lpParam);/*读者进程程序*/DWORD WINAPI WriterProc(LPVOID lpParam);/*写着进程程序*/#include Writerprior.hint main()rsem= CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);wsem= CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);z= CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL); ReadMutex= CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL); WriteMutex= CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);CurrentTime = 0;while(true)/模拟20个时钟周期CheckPersonList(PersonLists);CurrentTime+;Sleep(600);printf(当前时间 = %d:n,CurrentTime);if(CurrentTime=20)break;system(pause);CloseHandle(rsem);CloseHandle(wsem);CloseHandle(z);CloseHandle(ReadMutex);CloseHandle(WriteMutex);return 0; void CheckPersonList(int *pPersonLists)int i=0;int *pList = pPersonLists;bool P;while(pList0 != END)if(pList2 = CurrentTime)switch(pList1)case R:P = CreateReader(pList2,pList3);/创建一个读者break;case W:P = CreateWriter(pList2,pList3);/创建一个写者break;if(!P)printf(Create Person %d is wrongn,pList0);pList += 4; / 数组的指针指向第二个人 DWORD WINAPI ReaderProc(LPVOID lpParam)Person *pPerson = (Person*)lpParam;pPerson-ID = +NumOfReaders;WaitForSingleObject(z,INFINITE);/P(z)，其余读者在此排队printf(tt读者 %d 申请读数据.n,pPerson-ID);WaitForSingleObject(rsem,INFINITE);/P(rsem)，一个读者与一个写着再次竞争数据的使用权/printf(Reader %d is requesting the Shared Buffer.n,pPerson-ID); WaitForSingleObject(ReadMutex,INFINITE);/P(ReadMutex)，读者请求进入rfirst临界区rfirst+; if(rfirst = 1)/是否是第一个读者 WaitForSingleObject(wsem,INFINITE);/读者在此处与写者进行同步 ReleaseSemaphore(ReadMutex,1,NULL);/退出rfirst临界区,V(ReadMutex)ReleaseSemaphore(rsem,1,NULL);ReleaseSemaphore(z,1,NULL);/V(z)/ 读取所需数据，将现在时间赋值给读者，用以计算结束时间printf(tt读者 %d 申请成功n,pPerson-ID);pPerson-StartTime = CurrentTime; printf(tt读者 %d 正在读数据.n,pPerson-ID);while(CurrentTime StartTime + pPerson-WorkTime)/ 模拟读数据printf(tt读者 %d 读完数据退出n,pPerson-ID);WaitForSingleObject(ReadMutex,INFINITE); rfirst-; if(rfirst = 0) /是最后一个读者？ ReleaseSemaphore(wsem,1,NULL);/没有读者了，写者放行 ReleaseSemaphore(ReadMutex,1,NULL);/退出读者临界区 ExitThread(0);/关闭读者线程return 0;DWORD WINAPI WriterProc(LPVOID lpParam)/写者进程程序Person *pPerson = (Person*)lpParam;pPerson-ID = +NumOfWriters; printf(tt写者 %d 正在申请写数据.n,pPerson-ID); WaitForSingleObject(WriteMutex,INFINITE);/请求进入写者临界区wfirst=wfirst+;if(wfirst=1)WaitForSingleObject(rsem,INFINITE);/一个写者在此与读者取得同步ReleaseSemaphore(WriteMutex,1,NULL);/退出rfirst临界区WaitForSingleObject(wsem,INFINITE);/其他写者在此等候进入写临界区 / 读取所需数据，将现在时间赋值给读者，用以计算结束时间pPerson-StartTime = CurrentTime; printf(tt写者 %d 正在写数据.n,pPerson-ID);while(CurrentTime StartTime + pPerson-WorkTime)/模拟写数据printf(tt写者 %d 写完数据退出n,pPerson-ID);ReleaseSemaphore(wsem,1,NULL);/退出进入写临界区WaitForSingleObject(WriteMutex,INFINITE);/请求进入wfirst临界区wfirst=wfirst-;if(wfirst=0)/是最后一个写者？ReleaseSemaphore(rsem,1,NULL);/没有写者了，向读者放行ReleaseSemaphore(WriteMutex,1,NULL);/退出wfirst临界区ExitThread(0);/关闭写者线程return 0; bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime)DWORD dwThreadID;Person *pPerson = &PersonsNumPerson;pPerson-StartTime= StartTime;pPerson-WorkTime= WorkTime;pPerson-Type= READER; NumPerson+; / 创建一个读者的新线程pPerson-Thread = CreateThread(NULL,0,ReaderProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID);if(pPerson-Thread = NULL) return false; return true; bool CreateWriter(int StartTime,int WorkTime)DWORD dwThreadID;if(NumPerson = MAX_PERSON)return false;Person *pPerson = &