大工19春《操作系统》大作业答案

1、网络教育学院程设计题 目 ： 进程同步与互斥生产者 - 消费者问题学习中心：层次：专业：计算机网络技术年级：年 秋季学号：学生：辅导教师：完成日期：年 月 日题目四：进程同步与互斥生产者-消费者问题设计思路： 生产者消费者问题是一种同步问题的抽象描述。计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。流程（原理）图：1、生产者2、消费者通过一个有界缓冲区（ 用数组来实现，类似循环队列） 把生产者和消费者联系起来。 假定生产者和消费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，生产者就可以生产产品并将产品送入缓冲区。

2、类似地， 只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中去走产品并消费它。应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品，这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。为解决生产者/消费者问题，应该设置两个资源信号量，其中一个表示空缓冲区的数目，用g_hFullSemaphore 表示，其初始值为有界缓冲区的 大 小SIZE_OF_BUFFE；R 另 一 个 表 示 缓 冲 区 中 产 品 的 数 目 ， 用g_hEmptySemaphore表示，其初始值为 0。另外，由于有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用，所以还需要再设置一个互斥信号量g_hMutex，起

3、初值为1。在生产者 /消费者问题中，信号量实现两种功能。首先，它是生产产品和消费产品的计数器，计数器的初始值是可利用的资源数目（ 有界缓冲区的长度） 。其次，它是确保产品的生产者和消费者之间动作同步的同步器。生产者要生产一个产品时，首先对资源信号量g_hFullSemaphore 和互斥信号量 g_hMutex进行 P操作，申请资源。如果可以通过的话，就生产一个产品，并 把 产 品 送 入 缓 冲 区 。 然 后 对 互 斥 信 号 量 g_hMutex 和 资 源 信 号 量 g_hEmptySemaphore进行V操作，释放资源。消费者要消费一个产品时，首先对资源信号量g_hEmptySe

4、maphore和互斥信号量 g_hMutex进行 P操作，申请资源。如果可以通过的话，就从缓冲区取出一 个 产 品 并 消 费 掉 。 然 后 对 互 斥 信 号 量 g_hMutex 和 资 源 信 号 量 g_hFullSemaphore 进行 V操作，释放资源。如果缓冲区中已经没有可用资源，就把申请资源的进程添加到等待队列的队尾。 如果有一个资源被释放，在等待队列中的第一个进程被唤醒并取得这个资源的使用权。源代码：/ 本程序于2005.12.25 在 VC+6.0下运行通过/ 系统环境：Windows XP#include #include const unsigned short SI

5、ZE_OF_BUFFER = 20;/ 有界缓冲区长度 int g_bufferSIZE_OF_BUFFER;/ 开辟缓冲区，用数组表示，可以看成是一个循环队列unsigned short ProductID = 0;/ 新生产出来的产品的产品号unsigned short ConsumeID = 0;/ 被消耗的产品的产品号unsigned short in = 0;/ 产品进缓冲区时的缓冲区下标，用于记录生产者的指针位置unsigned short out = 0;/ 产品出缓冲区时的缓冲区下标，用于记录消费者的指针位置bool g_continue = 1;/ 控制程序运行：1 表示继续

6、运行，0 表示停止运行HANDLE g_hMutex;/线程间的互斥信号量HANDLE g_hFullSemaphore;/ 资源信号量：缓冲区满HANDLE g_hEmptySemaphore;/资源信号量：缓冲区空/DWORD WINAPI Producer(LPVOID);/生产者线程DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);消费者线程/const unsigned short PRODUCERS_COUNT=4;/生产者的个数const unsigned short CONSUMERS_COUNT=3;/消费者的个数const unsigned short THREA

7、DS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;/ 总线程数HANDLE hThreadsPRODUCERS_COUNT各线程的 ;/handleDWORD producerIDCONSUMERS_COUN生产者线程的标识符T;/DWORD consumerIDTHREADS_COUNT消费者线程的标识符 ;/* 生产一个产品开始*/ 生产一个产品，输出其ID 号void Produce()std:coutstd:endl;std:cerr 生产一个产品: +ProductID;std:coutstd:endl;/* 生产一个产品结束*/* 把新生产的产品放入

8、缓冲区开始*/ 把新生产的产品放入缓冲区void Append()std:cerr 把生产的产品送入缓冲区;g_bufferin=ProductID;in=(in+1)%SIZE_OF_BUFFER;std:cerrstd:endl;std:cout 缓冲区产品 生产者 /消费者 std:endl;/ 新产品放入缓冲区后，输出缓冲区当前的状态for(int i=0;iSIZE_OF_BUFFER;+i)/ 输出缓冲区下标if (i10)std:couti g_bufferi;elsestd:couti g_bufferi;if(i=in)if(g_bufferi10)std:cout ;els

9、estd:cout ;std:cout -生产者 ;/ 输出生产者的指针位置if(i=out)if(g_bufferi10)std:cout ;elsestd:coutstd:cout -消费者 ;/ 输出消费者的指针位置std:coutstd:endl;/* 把新生产的产品放入缓冲区结束*/* 消费一个产品开始*/void Consume()/ 消费一个产品std:coutstd:endl;std:cerr 消费一个产品: ConsumeID;std:coutstd:endl;/* 消费一个产品结束*/* 从缓冲区中取出一个产品开始*/ 从缓冲区中取出一个产品void Take() std:

10、coutstd:endl;std:cerr 从缓冲区取出一个产品;ConsumeID=g_bufferout;out=(out+1)%SIZE_OF_BUFFER;std:cerrstd:endl;std:coutstd:endl;std:cout 缓冲区产品 生产者 /消费者 std:endl;/ 取出一个产品后，输出缓冲区当前的状态for(int i=0;iSIZE_OF_BUFFER;+i)/ 输出缓冲区下标if(i10)std:coutig_bufferi;elsestd:couti g_bufferi;if(i=in)if(g_bufferi10)std:cout ;elsestd:

11、cout ;std:cout -生产者 ;/ 输出生产者的指针位置if(i=out)if(g_bufferi10)std:cout ;elsestd:cout ;std:cout -消费者 ;/ 输出消费者的指针位置std:coutstd:endl;/* 从缓冲区中取出一个产品结束*/* 生产者线程开始*/ 生产者线程DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara)while(g_continue)/ 资源信号量的P 操作WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE);/ 互斥信号量的P 操作WaitForSingleObj

12、ect(g_hMutex,INFINITE);/ 生产一个产品Produce();/ 把新生产的产品放入缓冲区Append();Sleep(2000);/ 互斥信号量的V操作ReleaseMutex(g_hMutex);/ 资源信号量的V操作ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);return 0;/* 生产者线程结束*/* 消费者线程开始*/ 消费者线程DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara)while(g_continue)/ 资源信号量的P 操作WaitForSingleObject(g_hEmptySemap

13、hore,INFINITE);/ 互斥信号量的P 操作WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);/ 从缓冲区中取出一个产品Take();/ 消费一个产品Consume();Sleep(2000);/ 互斥信号量的V操作ReleaseMutex(g_hMutex);/ 资源信号量的V操作ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL);return 0;/* 消费者线程结束*/* 创建生产者线程开始*/ void createPT()/ 创建生产者线程for(int i=0;iPRODUCERS_COUNT;+i)hThrea

14、dsi=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerIDi);if(hThreadsi=NULL) g_continue=0;/* 创建生产者线程结束*/* 创建消费者线程开始*/ void createCT()/ 创建消费者线程 for (int j=0;jCONSUMERS_COUNT;+j)hThreadsPRODUCERS_COUNT+j=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,& consumerIDj);if (hThreadsj=NULL)g_continue=0;/* 创建消费者线程结束*/* 主函数开始*/void main()/ 显示程序提示信息info();/ 创建互斥信号量g_hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);/ 创建资源信号量g_hFullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,