操作系统实验报告的生产者消费者问题

1、实验二经典的生产者消费者问题一、目的实现对经典的生产者消费者问题的模拟，以便更好的理解经典进程同步问题。二、实验内容及要求编制生产者消费者算法，模拟一个生产者、一个消费者，共享一个缓冲池的情形。1、实现对经典的生产者消费者问题的模拟，以便更好的理解此经典进程同步问题。生产者消费者问题是典型的 PV 操作问题，假设系统中有一个比较大的缓冲池，生产者的任务是只要缓冲池未满就可以将生产出的产品放入其中，而消费者的任务是只要缓冲池未空就可以从缓冲池中拿走产品。缓冲池被占用时，任何进程都不能访问。2、每一个生产者都要把自己生产的产品放入缓冲池，每个消费者从缓冲池中取走产品消费。在这种情况下，生产者消费者

2、进程同步，因为只有通过互通消息才知道是否能存入产品或者取走产品。他们之间也存在互斥，即生产者消费者必须互斥访问缓冲池，即不能有两个以上的进程同时进行。三、生产者和消费者原理分析在同一个进程地址空间内执行两个线程。 生产者线程生产物品， 然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。 消费者线程从缓冲区中获得物品， 然后释放缓冲区。 当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用， 那么生产者线程必须等待消费者线程释放一个空缓冲区。 当消费者线程消费 物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻挡，直到新的物品被生产出来。四、生产者与消费者功能描述：生产者功能描述：在同一个进程地址空间内执行

3、两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。消费者功能描述：消费者线程从缓冲区获得物品，然后释放缓冲区，当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。五、实验环境操作系统环境： Windows 系统。编程语言： C# 。六、生产者与消费者的思路和设计1、程序流程图(1)生产者(2)消费者2、主要程序代码 /初始化变量private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

4、mutex = 1;/互斥信号量号量full = 0;/缓冲池中满缓冲区的数量empty = 5;/ 缓冲池中空缓冲区的数量count1 = 0;/ 生产的产品数目i = 0;lb_mutex.Text = "1"lb_full.Text = "0"lb_empty.Text = "5"/消费者从缓冲区中消费一个产品private void consumer_Click(object sender, EventArgs e)if (full > 0)/消费者已进入互斥临界区/申请进入临界区/消费者已进入互斥临界区if (mute

5、x = 1)mutex = 0;lb_mutex.Text = "0"timer_consumer.Enabled = true;/ 启动消费者消费缓冲区产品elseMessageBox.Show(" 缓冲区被占用，请等待。 ", " 信息提 "MessageBoxButtons.OK);elseMessageBox.Show(" 缓冲区为空，不能消费!", " 信息提示 ", MessageBoxButtons.OK);/生产者向缓冲区中存入一个产品private void producer_

6、Click(object sender, EventArgs e) count1 = count1 + 1;if (empty > 0)if (mutex = 1)mutex = 0;lb_mutex.Text = "0"/生产一个产品/有缓冲区可放产品/申请进入临界区/生产者已进入临界区timer1.Start();/启动生产者将产品放入缓冲区 else/不能进入临界区count1 = count1 - 1;MessageBox.Show(" 缓冲区被占用，请等待。 ", "信息提示 ", MessageBoxButtons.

7、OK); else MessageBox.Show(" 缓冲区已满!", " 信息提示 ", MessageBoxButtons.OK);/无缓冲区可放产品 count1 = count1 - 1; /生产者private void timer1_Tick_1(object sender, EventArgs e) if (bool1) switch (count1) case 1: pictureBox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pi

8、ctureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox5.Visible = true; break; lb_show.Text = " 生产者进程占用缓冲区，请等待。 "bool1 = false;else switch (count1) case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox

9、3.Visible = false; break;case 4: pictureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false; break; lb_show.Text = " 生产者进程占用缓冲区，请等待。 "bool1 = true;i = i + 1;if (i = 5)/ 循环缓冲区，首尾相接i = 0;timer1.Enabled = false;mutex = 1;lb_mutex.Text = "1"switch (count1)case 1: pictureB

10、ox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pictureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox5.Visible = true; break;full = full + 1;lb_full.Text = full.ToString();empty = empty - 1;lb_empty.Text = empty.ToString();lb_show.

11、Text = " 生产结束 !"/消费者private void timer_consumer_Tick(object sender, EventArgs e) if(bool1)switch(count1)case 1: pictureBox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pictureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox

12、5.Visible = true; break;lb_show.Text = " 消费者进程占用缓冲区，请等待。bool1 =false;elseswitch(count1)case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox3.Visible = false; break;case 4: pictureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false;

13、 break;lb_show.Text= " 消费者进程占用缓冲区，请等待。bool1= true;i = i + 1;if(i=5)i = 0;timer_consumer.Enabled = false;mutex = 1;lb_mutex.Text= "1"switch(count1)case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox3.Visible = false; break;case 4: pi

14、ctureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false; break;count1 = count1 - 1;full = full - 1;lb_full.Text = full.ToString();empty = empty+1;lb_empty.Text=empty.ToString();lb_show.Text=" 消费结束！ "3、运行界面和运行结果一般情况下，点一次生产者按纽， mutex 由 1 变为0，缓冲区呈现闪烁状态(表示正在存储)，此时不可以再进行缓冲区操作，否则将显示

15、“ 生产者进程正在占用缓冲区，请等待 ”。闪烁约 1.5 秒后， mutex 由 0 变为 1，闪烁停止，表示存储过程结束；点一次消费者按纽， mutex 由 1 变为 0，缓冲区呈现闪烁状态(表示正在消费) ，此时不可以再进行缓冲区操作，否则将显示“ 消费者进程正在占用缓冲区，请等待 ”。闪烁约 1.5 秒后， mutex 由 0 变为 1 ，闪烁停止，表示消费过程结束。缓冲池满后，若再点生产者按纽，会给出信息提示： “缓冲区已满! ” 。缓冲池空后，若再点消费者按纽，也会给出信息提示： “缓冲区为空，不能消费! ” 。在存储状态或消费状态(闪烁状态) ，无论是点生产者按纽还是消费者按纽都会给出“ 缓冲区被占用，请等待。 ”信息提示。七、心得体会本次实验是关于生产者与消费者之间互斥和同步的问题。问题的是指是P、 V 操作，实验设一个共享缓冲区，生产者和消费者互斥的使用，当一个线程使用