操作系统课程设计--基于Windows进程互斥实现机制.doc

操作系统课程实验报告学生姓名： 班 学 号：193121指导教师：袁国斌中国地质大学计算机学院2013年 12 月 4 日实习题目：基于Windows进程互斥实现机制【需求规格说明】基于Microsoft Visual Studio环境的多线程编程验证互斥的原理，理解多线程编程中关键元素的定义与使用，通过使用Semaphore，mutex等控制元素，实现对生产者消费者模型的真实模拟。函数的功能与实现自己定义。【算法设计】（1） 设计思想：通过输入生产者消费者数量信息，以及缓冲区大小、循环次数来实现对生产者消费者模型的真实模拟。当缓冲区Buffer为空时，等待生产者生产，消费者停止消费；当缓冲区Buffer为满时，等待消费者消费，生产者停止生产。（2） 设计表示：l 用Buffer_Size 定义缓冲区大小l 用变量Thread数组来存储线程l 使用函数调用ProducerPrintf()来输出生产的情况l 使用函数调用ConsumerPrintf()来输出正在消费的情况l 通过如下同步对象实现互斥：u 设一个互斥量Mutex，实现生产者在查询和保留缓冲区的下一个空位置时进行互斥。u 设置Semaphore信号量数组表示相应产品已经生产，实现生产者与消费者之间的同步。同时，用表示空缓冲区树木的信号量semephore指示是否存在空位置，实现类似的同步，以便开始下一个产品的生产。u 设置临界区对象数组Critical实现每个缓冲区上消费者之间的互斥（3） 详细设计表示： 主要过程：1. 主函数 2. 输入并读取消费者生产者数量信息 3. 输入缓冲区大小及循环操作次数 4. 创建生产线程和消费线程完成线程相关同步对象的初始化 5. 创建线程，模拟生产者和消费者 6. 等待所有线程结束 7. 程序结束消费者线程： 1. 有无消费请求？有，则继续，无，则结束 2. 进入临界区(请求同一产品的消费者之间互斥) 3. 消费产品，并判断是否应该释放产品所占缓冲区 4. 退出临界区 5. 结束消费者线程 生产者线程： 1. 存在空缓冲区？有，则继续；无，则阻塞退出 2. 进入临界区(请求同一产品的生产者之间互斥) 3. 在缓冲区中为本线程产品分配空间 4. 退出临界区 5. 写入产品到分配的缓冲区空间中 6. 结束生产者线程【调试报告】、【附录】#include#include#include#include#define N 40int NUM=0; /定义缓冲区中产品数量的变量int P_NUM=1; /生产次数计数int C_NUM=1; /消费次数计数 int times=0; /循环次数int Buffer_Size=0; /定义缓冲区大小的变量HANDLE Mutex; /互斥信号量HANDLE FullSemaphore; /当缓冲区满是使生产者等待HANDLE EmptySemaphore; /当缓冲区空时使消费者等待HANDLE ThreadN; /存储线程的数组DWORD WINAPI producer(LPVOID); DWORD WINAPI consumer(LPVOID);DWORD Producer_IDN/2;DWORD Consumer_IDN/2;void ProducerPrintf(); /输出生产的情况void ConsumerPrintf(); /输出正在消费的情况void main()int i=1;int P_thread=0,C_thread=0; /定义线程变量 int choice=0; printf(t*n); printf(t*t欢迎进入P-C进程调度系统 *n); printf(t*t 1、进入模拟调度 *n); printf(t*t 0、退出本系统 *n); printf(t*n); printf(tt请选择:);scanf(%d,&choice);while(choice)printf(t*n); /输入生产和消费线程的数量以及缓冲区的大小、循环操作次数printf(tt1、请输入生产者线程数量:);scanf(%d,&P_thread);printf(tt2、请输入消费者线程数量:);scanf(%d,&C_thread);printf(tt3、请输入缓冲区的大小:);scanf(%d,&Buffer_Size); printf(tt4、请输入循环操作次数:);scanf(%d,×);printf(t*n);printf(tt生产消费情况如下);/创建生产线程和消费线程for(i=0;iP_thread;i+)Threadi=CreateThread(NULL,0,producer,NULL,0,&Producer_IDi);for(i=P_thread;iC_thread+P_thread;i+)Threadi=CreateThread(NULL,0,consumer,NULL,0,&Consumer_IDi-P_thread);/创建信号量Mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);FullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,Buffer_Size-1,Buffer_Size-1,NULL);EmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL,0,Buffer_Size,NULL);WaitForMultipleObjects(P_thread+C_thread,Thread,TRUE,INFINITE);/while(P_NUMtimes|C_NUMtimes); break;DWORD WINAPI producer(LPVOID lpParameter)while(P_NUMtimes)WaitForSingleObject(FullSemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE);ProducerPrintf(); Sleep(500); /设置延迟时间ReleaseMutex(Mutex); /释放互斥信号量ReleaseSemaphore(EmptySemaphore,1,NULL); /释放信号量return 0;DWORD WINAPI consumer(LPVOID lpParameter)while(C_NUMtimes)WaitForSingleObject(EmptySemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE);ConsumerPrintf();Sleep(500);ReleaseMutex(Mutex);ReleaseSemaphore(FullSemaphore,1,NULL);return 0;void ProducerPrintf()int i=0; if(P_NUM=times) NUM+; printf(n生产者正在生产n);for(i=1;i=NUM;i+)if(P_NUM=P_NUM-NUM+i)printf(%d),P_NUM-NUM+i);elseprintf(%d ,P_NUM-NUM+i);printf( -n);P_NUM+;void ConsumerPrintf()int i=0; if(C_NUM=