操作系统哲学家就餐问题实验报告

1、1、实验目的：（1）、掌握基本的同步互斥算法，理解哲学家就餐模型。（2）、了解windows 2000/xp中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。（3）、学习使用windows 2000/xp中基本的同步对象，掌握相应的api。2、实验要求有五个哲学家共用一张放有五把椅子的餐桌，每人坐在一把椅子上，桌子上有五个碗和五只筷子，每人两边各放一只筷子。哲学家们是交替思考和进餐，饥饿时便试图取其左右最靠近他的筷子。条件：(1)、只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭。(2)、如果筷子已被别人拿走，则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。(3)、任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前，不会放下手中拿到的筷

2、子。3、实验环境硬件：cpu ：amd ql64 内存：2gb 显卡：ati 4570 硬盘：日立250g软件：windows 2000/xp。开发工具：vc+6.04、实验内容1）实现原理1、利用记录型信号量解决哲学家进餐问题；2、临界区互斥编程原理。 2）程序结构（流程图）开始定义信号量tools5定义哲学家类对象p1-p5哲学家的状态发生改变；p1.change();p2.change();p3.change();p4.change();p5.change()输出当前状态停止程序结束否图1.主程序模块流程图哲学家处于的状态status=1否 哲学家处于思考状态status=2是状态改为等

3、待status=0否 哲学家处于等待status=0是 左右手筷子均空闲是 拿起左右手筷子状态改为就餐status=1结束开始是 放下左右手工具状态为思考status=2图2.状态改变模块流程图图3.返回哲学家状态流程图图4返回餐具状态模块流程图3）数据结构（1）、定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。（2）、定义函数：number对象：哲学家的编号；status对象：保存当前该哲学家的状态，0表示等待，1表示吃饭，2表示思考；philosopher(int num)方法：哲学家类构造函数，参数num表示哲学家编号；find() const方法：返回该哲学家编号；getinfo()

4、 const方法：返回哲学家当前状态；change()方法：根据题目要求改变哲学家的状态（等待-进餐-思考）另外，程序中包含一个公有对象，bool类型数组tools6，用来保存6把餐具当前状态：true表示该餐具当前空闲，false表示该餐具当前正被使用。程序中还包含两个公有函数：print和toolstatus。print用来返回一个哲学家的状态，toolstatus用来返回一个餐具的状态。4）实现步骤1）打开vc，选择菜单项file-new，选择projects选项卡并建立一个名为xwj的win32 console application工程，创建时注意指定创建该工程的目录；（2）在工程中

5、创建源文件xwj.cpp：选择菜单项project-add to project-files,此时将打开一个新窗口，在其中的“文件名”输入栏中输入自己想要创建的文件名，这里是xwj.cpp；接着询问是否创建新文件时回答“yes”。通过workspace-source files打开该文件，在其中编辑源文件并保存；（3）通过调用菜单项build-rebuild all进行编译连接，可以在指定的工程目录下得到debug-xwj.exe程序。5、实验测试及分析：图5.测试结果1图6.测试结果2图7.测试结果3图8.测试结果45、结果分析：（1）、程序分为四大模块，一步步解决了哲学家状态及状态改变的问

6、题，筷子的“闲”、“用”问题；（2）、实现了哲学家等待、吃饭、思考三个过程的转换循环，并且避免了死锁问题；（3）、让临界资源得到了充分的利用。6、实验心得体会（1）、这次实验加强了我上网查数检索问题的能力；（2）、这次实验让我学会分模块解决问题，怎样运用互斥锁对临界资源进行管理；（3）、这次实验，发现自己在编程上及一些函数的认识仍存在较大的问题，以后应该多多实践，提高自己的反应速度，加强逻辑思维能力。附录：源代码#include #include #include #include #include using namespace std; bool tools5; /全局变量，用餐工具cri

7、tical_section cs; /信号量, 在线程中使用，临界区class philosopher private: int number; int status; /*标记当前哲学家的状态,0表示正在等待(即处于饥饿状态),1表示得到两支筷子正在吃饭,2表示正在思考*/ public: philosopher(int num=0): status(2), number(num) const int find() return number; const int getinfo() return status; void change() ; /状态改变函数 void dead_lock(

8、); /void philosopher:dead_lock() entercriticalsection (&cs) ; /进入临界区 string s; if(status=1) toolsnumber%5=true;/ tools(number-1)%5=true; status=2; else if(status=2) status=0;/tools(number-1)%5=false; /tools(number-1)%5=true; else if(status=0) toolsnumber%5=false; tools(number-1)%5=false; status=1; l

9、eavecriticalsection (&cs) ; / coutchange(); int i=pa-getinfo(); string str; if(i=0) str=等待; else if(i=1) str=就餐; else str=思考; return str; string toolstatus(bool a) string state; if(a=true) state=闲; if(a=false) state=用; return state; int main() char con=y; /判断是否继续/ con = n; for(int i=0;i5;i+) toolsi=

10、true; /筷子都未使用，初始化 philosopher p1(1),p2(2),p3(3),p4(4),p5(5); initializecriticalsection (&cs) ; /初始化初始化临界区 cout-状态说明示意图：-endl; cout 哲学家1号的状态 endl; cout 筷子0的状态 筷子1的状态endl; cout哲学家5号的状态 哲学家2号的状态endl; cout 筷子4的状态 筷子2的状态endl; cout 哲学家4号的状态 哲学家3号的状态endl; cout 筷子3的状态endl; /cout 哲学家3号的状态 endl; cout筷子的状态，用表示

11、使用中，闲表示空闲中。endl; cout-endl; /cout哲学家们开始生活：endl; /cout当前状态：; coutcon;while(con=y) p1.change(); p2.change(); p3.change(); p4.change(); p5.change(); cout当前状态为：endl; cout p1.find()print(&p1) endl; cout toolstatus(tools0) toolstatus(tools1)endl; cout p5.find()print(&p5) p2.find()print(&p2)endl; cout tool

12、status(tools4) toolstatus(tools2)endl; cout p4.find()print(&p4) p3.find()print(&p3)endl; cout toolstatus(tools3)endl; cout-endl; coutcon; sleep(20); while(con=n) p1.dead_lock(); p2.dead_lock(); p3.dead_lock(); p4.dead_lock(); p5.dead_lock(); cout死锁情况endl; cout p1.find()print(&p1) endl; cout toolstatus(tools0) toolstatus(tools1)endl; cout p5.find()print(&p5) p2.find()print(&p2)endl; cout toolst