进程同步生产者与消费者

1、软 件 学 院操作系统实验报告 专 业： 软件工程 班 级： RB软工互152 学 号： 201560160226 学生姓名： 王泽华 指导教师： 韩新超 实验二: 进程同步（生产者与消费者）一实验目的1）理解进程竞争资源的现象，进而理解进程的同步于互斥；2）掌握基本的互斥与同步算法，进一步理解“生产者消费者”模型；3）通过对“生产者消费者”问题编程实现，了解进程创建、同步信号量、互斥信号量、临界区的创建和使用，初步了解并发程序设计方法；4）进一步理解P、V原语和信号量在线程互斥和同步机制中的运用。二实验属性该实验为设计性实验。三实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四 实验理论基础1、该实

2、验中使用到相关的windows API 函数：1）create Thread 建立新的线程；2）create Mutex创建一个互斥体；3）create Semaphore 创建一个新的信号量；4）release Mutex释放由线程拥有的一个互斥体；5）release Semaphore 对指定的信号量增加指定的值；6）wait for Single Object 用来检测handle时间的信号状态；7）wait for Multiple Objects true 即等待所有信号量有效再往下执行，false 当其中一个信号量有效时向下执行；8）Close Handle 关闭一个内核对象。2、

3、数据结构用实验一中的进程就绪队列，并在此基础上进行调度，如果队列排序与算法要求不一致则编写一个排序函数。3、进程调度算法：选择一种进程调度算法实现。4、主界面设计：在实验一的界面上增加一个进程调度按钮、被调进程的PCB显示。5、功能测试：从显示出的就绪队列状态和被调进程的PCB，查看操作的正确与否。五.实验步骤（2）结果分析：在每个过程中先做P(mutex)，后做V(mutex)，二者要成对出现。夹在二者中间的代码段就是该进程的临界区。对同步信号量full和empty的P，V操作同样必须成对出现，但它们分别位于不同的程序中。无论在生产者进程中还是在消费者进程中，两个P操作的次序不能颠倒：应先执

4、行同步信号量的P操作，然后执行互斥信号量的P操作。否则可能造成进程死锁。6. 实验总结计算机操作系统中引入了进程后，极大的改善了系统资源的利用率和提高了系统的吞吐量，但是由于多道环境中同时存在多个进程，它们共享系统资源，各自按照各自的方式执行，给系统造成了混乱，所以系统必须提供一种机制管理进程，使这些并发执行的进程之间能有条不紊地运行，能有效地共享资源和相互合作，使得程序的执行具有可再现性，这就是进程同步的主要任务。7. 附录#include <iostream>#include <process.h>#include <windows.h>using na

5、mespace std;/ 生产者消费者问题，单个生产者，多个消费者，多个缓冲池/ 使用 信号量 和 关键段 来实现using namespace std;int gi,gj;const int num = 10; / 产生数据的个数const int size = 4; / 缓冲池的大小volatile bool flag = true; / 用于消费者线程之间int bufsize; / 缓冲池CRITICAL_SECTION gc; / 关键段HANDLE empty,full; / Semaphoreunsigned int _stdcall pro(PVOID p) / 生产者线程

6、for(int i = 0; i <= num ; i+) WaitForSingleObject(empty,INFINITE); / 线程同步 EnterCriticalSection(&gc); / 线程互斥 bufgi = i; cout << "生产者在 " << gi << " 号缓冲池放入 " << bufgi << endl; gi = (gi+1)%size; LeaveCriticalSection(&gc); ReleaseSemaphore(full

7、,1,NULL); cout << "生产者运行结束!" << endl; return 0;unsigned int _stdcall cus(PVOID p) / 消费者线程 while(true) WaitForSingleObject(full,INFINITE); / 线程同步 if( flag = false ) / 线程之间的逻辑判断 break; EnterCriticalSection(&gc); / 线程互斥 cout << "线程 " << GetCurrentThreadId

8、() << " 在缓冲池 " << gj << " 获取数据 " << bufgj << endl; if( bufgj = num ) / 结束条件 LeaveCriticalSection(&gc); ReleaseSemaphore(full,1,NULL); flag = false; break; gj = (gj+1)%size; LeaveCriticalSection(&gc); Sleep(50); ReleaseSemaphore(empty,1,NULL);

9、 cout << "消费者线程 " << GetCurrentThreadId() << " 运行结束!" << endl; return 0;int main() / 相关变量的定义 const int sz = 3; gi = gj = 0; InitializeCriticalSection(&gc); empty = CreateSemaphore(NULL,4,4,NULL); full = CreateSemaphore(NULL,0,4,NULL); HANDLE handsz; hand0 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,pro,NULL,0,NULL); / 创建了三个线程 hand1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,cus,NULL,0,NULL); hand2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,cus,NULL,0,NULL); WaitForMultipleObjects(sz,hand,tr