操作系统实验报告经典地生产者—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，生产者消费者进程

2、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两个线程。生产者线程

3、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#。1六、生产者与消费者的思路和设计1、程序流程图(1)生产者开始生产产品Wait(empty)Yempty0N缓冲区内已满，已无可用缓冲区Wait(mutex)NMutex=1Y缓冲区正被其他进存入缓冲区程占用empty=empty

4、-1Signal(mutex)Signal(full)结束2(2)消费者开始Wait(full)消费请求Yfull0N缓冲区内产品已空，不能进行消费Wait(mutex)NMutex=1Y缓冲区正被其他进消费程占用full=full-1Signal(mutex)Signal(empty)结束32、主要程序代码/初始化变量privatevoidForm1_Load(objectsender,EventArgse)mutex=1;/互斥信号量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_

5、full.Text=0;lb_empty.Text=5;/消费者从缓冲区中消费一个产品privatevoidconsumer_Click(objectsender,EventArgse)if(full0)/消费者已进入互斥临界区if(mutex=1)/申请进入临界区mutex=0;/消费者已进入互斥临界区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

6、息提示,MessageBoxButtons.OK);/生产者向缓冲区中存入一个产品privatevoidproducer_Click(objectsender,EventArgse)count1=count1+1;/生产一个产品if(empty0)/有缓冲区可放产品if(mutex=1)/申请进入临界区mutex=0;/生产者已进入临界区lb_mutex.Text=0;timer1.Start();/启动生产者将产品放入缓冲区4else/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.OK);e

7、lseMessageBox.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privatevoidtimer1_Tick_1(objectsender,EventArgse)if(bool1)switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;case4:pictureBox4.Visible=true;brea

8、k;case5:pictureBox5.Visible=true;break;lb_show.Text=生产者进程占用缓冲区，请等待。;bool1=false;elseswitch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;case5:pictureBox5.Visible=false;break;lb_show.Text

9、=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5i=0;timer1.Enabled=false;mutex=1;lb_mutex.Text=1;switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;case4:pictureBox4.Visible=true;break;case5:pictureBox5.Visible=true;break

10、;full=full+1;lb_full.Text=full.ToString();empty=empty-1;lb_empty.Text=empty.ToString();lb_show.Text=生产结束!;/消费者privatevoidtimer_consumer_Tick(objectsender,EventArgse)if(bool1)switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=true;break;case2:pictureBox2.Visible=true;break;case3:pictureBox3.Visible=true;break;c

11、ase4:pictureBox4.Visible=true;break;case5:pictureBox5.Visible=true;break;lb_show.Text=消费者进程占用缓冲区，请等待。;bool1=false;elseswitch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;case5:pictureBox

12、5.Visible=false;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)6i=0;timer_consumer.Enabled=false;mutex=1;lb_mutex.Text=1;switch(count1)case1:pictureBox1.Visible=false;break;case2:pictureBox2.Visible=false;break;case3:pictureBox3.Visible=false;break;case4:pictureBox4.Visible=false;break;c

13、ase5: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“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

14、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。7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，当一个线程使用缓冲区的时候，另一个让其等待直到前