读者写者实验报告.doc

操作系统原理 实验报告实验名称： 操作系统 姓 名： XXX 学 号： xxxxxxxxxx 班 级： xxx 指导老师： xxx 一、实验内容在Windows2000环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这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(后面有介绍)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(包括读者优先和写者优先):1)写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作。2)读-写互斥，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。，3)读-读允许，即可以有一个或多个读者在读。读者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。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。运行结果显示要求:要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。二、实验目的在Windows2000环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这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(后面有介绍)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。三、实验原理1).读者优先读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。因此需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量read_count修改时的互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，也可以实现读-写互斥，当read_count=l时(即第一个读者到来时)，读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权时，写者阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区的所有权时， 第一个读者判断完 read_count=1后阻塞在write上，其余的读者由于等待对read_count的判断，阻塞在mutex上。2).写者优先写者优先与读者优先类似;不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当添加一个整型变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，当write_count=O时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量write_count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex3。为了实现写者优先，应当添加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。 读者线程除了要对全局变量read_count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞,read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mutex1和mutex2。四、实验过程在Windows2000环境下，创建一个控制台进程。用VC+实现。读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。因此需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量read_count修改时的互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，也可以实现读-写互斥，当read_count=l时(即第一个读者到来时)，读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权时，写者阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区的所有权时， 第一个读者判断完 read_count=1后阻塞在write上，其余的读者由于等待对read_count的判断，阻塞在mutex上。写者优先与读者优先类似;不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当添加一个整型变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，当write_count=O时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量write_count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex3。为了实现写者优先，应当添加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。 读者线程除了要对全局变量read_count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞,read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mutex1和mutex2。结构：头文件定义全局变量RP_ReaderThread（）读者优先-读者线程RP_WriterThread（）读者优先-写者线程ReaderPriority （）读者优先处理函数WP_ReaderThrea （）写者优先-读者线程WP_WriterThread（）写者优先-写者线程WriterPriority （）写者优先处理函数主函数：包含对dat文件的读取以及函数的调用。代码：附录五、实验结果 界面：测试数据：2 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3结果读者优先写者优先六、实验心得体会通过对读者写者问题的编程，对线程有了更深的了解，希望在后面的学习中懂得更多。七、参考文献 老师提供的资料，以及互联网查阅。八、附录 #include windows.h#include #include #include #include #include #include #include winbase.h#define READER R / 读者#define WRITER W / 写者#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 nReaderCnt = 0; / 读者计数int nWriterCnt = 0; / 写者计数HANDLE hWrite = :CreateSemaphore( NULL, 1, 1, NULL ); / 写开始信号HANDLE hRead = :CreateSemaphore( NULL, 1, 1, NULL ); / 读开始信号HANDLE hRCMutex = :CreateMutex( NULL, FALSE, NULL ); HANDLE hWCMutex = :CreateMutex( NULL, FALSE, NULL );HANDLE hReadMutex = :CreateMutex( NULL, FALSE, NULL );/ 从测试数据文件中获取的线程信息struct ThreadInfo ThreadInfo() nSerialNo = 0; cType = ; dDelayTime = 0.0; dOpeTime = 0.0; int nSerialNo; / 线程序号 char cType; / 线程类别 double dDelayTime; / 线程延迟时间 double dOpeTime; / 线程读写操作时间;/ 读者优先-读者线程/ P:读者线程信息void RP_ReaderThread(void *p) int nSerialNo = (ThreadInfo*)(p)-nSerialNo ; /从文件中读取 线程序号 DWORD dwReadTime = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dOpeTime * INTE_PER_SEC ); DWORD dwDelay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dDelayTime * INTE_PER_SEC ); Sleep( dwDelay ); printf(Reader thread %d sents the reading require.n,nSerialNo); WaitForSingleObject( hRCMutex, INFINITE ); nReaderCnt+; if( nReaderCnt = 1 ) WaitForSingleObject( hWrite, INFINITE ); ReleaseMutex(hRCMutex); printf( Reader thread %d begins to read file.n, nSerialNo ); Sleep( dwReadTime ); printf( Reader thread %d finished reading file.n, nSerialNo ); WaitForSingleObject( hRCMutex, INFINITE ); nReaderCnt-; if( nReaderCnt = 0 ) ReleaseSemaphore( hWrite, 1, NULL ); ReleaseMutex(hRCMutex);/ 读者优先-写者线程/ P:写者线程信息void RP_WriterThread(void *p) int nSerialNo = (ThreadInfo*)(p)-nSerialNo ; / 从参数中获得信息 DWORD dwWriteTime = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dOpeTime * INTE_PER_SEC ); DWORD dwDelay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dDelayTime * INTE_PER_SEC ); Sleep( dwDelay ); printf(Write thread %d sents the writing require.n,nSerialNo); WaitForSingleObject( hWrite, INFINITE ); printf( Writer thread %d begins to write to the file.n, nSerialNo ); Sleep( dwWriteTime ); printf( Write thread %d finished writing to the file.n, nSerialNo ); ReleaseSemaphore( hWrite, 1, NULL );/ 读者优先处理函数/ file:文件名void ReaderPriority( char *file ) int nThreadCnt = 0; DWORD dwThreadID = 0; nReaderCnt = 0; / 初始化读写者计数 HANDLE hThreadsMAX_THREAD_NUM; ThreadInfo oThreadInfoMAX_THREAD_NUM; ifstream inFile; inFile.open ( file ); printf( Reader Priority:nn ); while( inFile ) / 读入每一个读者,写者的信息 inFileoThreadInfonThreadCnt.nSerialNo; inFileoThreadInfonThreadCnt.cType; inFileoThreadInfonThreadCnt.dDelayTime; inFileoThreadInfonThreadCnt.dOpeTime; if ( != oThreadInfonThreadCnt.cType ) nThreadCnt+; inFile.get(); / 创建线程 for( int i = 0; i nThreadCnt; i+ ) if( oThreadInfoi.cType=READER ) | ( oThreadInfoi.cType = r ) hThreadsi = CreateThread( NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(RP_ReaderThread), / 创建读者进程 &oThreadInfoi, CREATE_SUSPENDED, &dwThreadID ); else hThreadsi = CreateThread( NULL, 0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(RP_WriterThread),/ 创建写线程 &oThreadInfoi, CREATE_SUSPENDED, &dwThreadID ); for( i = 0; inSerialNo ; / 从参数中得到信息 DWORD dwReadTime = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dOpeTime * INTE_PER_SEC ); DWORD dwDelay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dDelayTime * INTE_PER_SEC ); Sleep( dwDelay ); printf(Reader thread %d sents the reading require.n,nSerialNo); WaitForSingleObject( hReadMutex, INFINITE ); WaitForSingleObject( hRead, INFINITE ); WaitForSingleObject( hRCMutex, INFINITE ); nReaderCnt+; if(nReaderCnt=1) WaitForSingleObject( hWrite, INFINITE ); ReleaseMutex( hRCMutex ); ReleaseSemaphore( hRead, 1, NULL ); ReleaseMutex( hReadMutex ); printf( Reader thread %d begins to read file.n, nSerialNo ); Sleep( dwReadTime ); printf( Reader thread %d finished reading file.n, nSerialNo ); WaitForSingleObject( hRCMutex, INFINITE ); nReaderCnt-; if( nReaderCnt = 0 ) ReleaseSemaphore( hWrite, 1, NULL ); ReleaseMutex( hRCMutex );/ 写者优先-写者线程/ P:写者线程信息void WP_WriterThread( void *p ) int nSerialNo = (ThreadInfo*)(p)-nSerialNo; DWORD dwWriteTime = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dOpeTime * INTE_PER_SEC ); DWORD dwDelay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-dDelayTime * INTE_PER_SEC ); Sleep( dwDelay ); printf(Writer thread %d sents the writing require.n,nSerialNo); WaitForSingleObject( hWCMutex, INFINITE ); nWriterCnt+; if( nWriterCnt = 1 ) WaitForSingleObject( hRead, INFINITE ); ReleaseMutex(hWCMutex); WaitForSingleObject( hWrite, INFINITE ); printf( Writer thread %d begins to write to the file.n, nSerialNo ); Sleep( dwWriteTime ); printf( Writer thread %d finished writing to the file.n, nSerialNo ); ReleaseSemaphore( hWrite, 1, NULL ); WaitForSingleObject( hWCMutex, INFINITE ); nWriterCnt-; if( nWriterCnt = 0 ) ReleaseSemaphore( hRead, 1, NULL ); ReleaseMutex(hWCMutex);/ 写者优先处理函数/ file:文件名void WriterPriority( char * file ) int nThreadCnt = 0; DWORD dwThreadID; HANDLE hThreadsMAX_THREAD_NUM; ThreadInfo oThreadInfoMAX_THREAD_NUM; nReaderCnt=0; nWriterCnt=0; ifstream inFile; inFile.open (file); printf(Writer priority:nn); while(inFile) inFileoThreadInfonThreadCnt.nSerialNo; inFileoThreadInfonThreadCnt.cType; inFileoThreadInfonThreadCnt.dDelayTime; inFileoThreadInfonThreadCnt.dOpeTime; if ( != oThreadInfonThreadCnt.cType ) nThreadCnt+; inFile.get(); for( int i = 0 ;i nThreadCnt; i+ ) / 创建线程 if( oThreadInfoi.cType = READER ) | ( oThreadInfoi.cType = r ) hThreadsi