读者写者实验报告

操作系统原理实验报告实验名称：操作系统姓名：XXX学号：xxxxxxxxxx班级：xxx指导老师：xxx一、实验内容在Windows2000环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件(后面有介绍)的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。读者-写者问题的读写操作限制(包括读者优先和写者优先):1)写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作。2)读-写互斥，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。，3)读-读允许，即可以有一个或多个读者在读。读者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。写者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。运行结果显示要求:要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。二、实验目的在Windows2000环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件(后面有介绍)的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。三、实验原理1).读者优先读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。因此需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量read_count修改时的互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，也可以实现读-写互斥，当read_count=l时(即第一个读者到来时)，读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权时，写者阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区的所有权时，第一个读者判断完read_count==1后阻塞在write上，其余的读者由于等待对read_count的判断，阻塞在mutex上。2).写者优先写者优先与读者优先类似;不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当添加一个整型变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，当write_count=O时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量write_count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex3。为了实现写者优先，应当添加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。·读者线程除了要对全局变量read_count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞,read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mutex1和mutex2。四、实验过程在Windows2000环境下，创建一个控制台进程。用VC++实现。读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。因此需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量read_count修改时的互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，也可以实现读-写互斥，当read_count=l时(即第一个读者到来时)，读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权时，写者阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区的所有权时，第一个读者判断完read_count==1后阻塞在write上，其余的读者由于等待对read_count的判断，阻塞在mutex上。写者优先与读者优先类似;不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当添加一个整型变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，当write_count=O时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量write_count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex3。为了实现写者优先，应当添加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。·读者线程除了要对全局变量read_count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞,read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mutex1和mutex2。结构：头文件定义全局变量RP_ReaderThread（）读者优先---读者线程RP_WriterThread（）读者优先---写者线程ReaderPriority（）读者优先处理函数WP_ReaderThrea（）写者优先---读者线程WP_WriterThread（）写者优先---写者线程WriterPriority（）写者优先处理函数主函数：包含对dat文件的读取以及函数的调用。代码：附录五、实验结果界面：测试数据：2W453R524R655W5.13结果读者优先写者优先六、实验心得体会通过对读者写者问题的编程，对线程有了更深的了解，希望在后面的学习中懂得更多。七、参考文献老师提供的资料，以及互联网查阅。八、附录#includewindows.h#includeconio.h#includestdlib.h#includefstream.h#includeio.h#includestring.h#includestdio.h#includewinbase.h#defineREADER'R'//读者#defineWRITER'W'//写者#defineINTE_PER_SEC1000//每秒时钟中断的数目#defineMAX_THREAD_NUM64//最大线程数intnReaderCnt=0;//读者计数intnWriterCnt=0;//写者计数HANDLEhWrite=::CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);//写开始信号HANDLEhRead=::CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL);//读开始信号HANDLEhRCMutex=::CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);HANDLEhWCMutex=::CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);HANDLEhReadMutex=::CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);//从测试数据文件中获取的线程信息structThreadInfo{ThreadInfo(){nSerialNo=0;cType='^';dDelayTime=0.0;dOpeTime=0.0;}intnSerialNo;//线程序号charcType;//线程类别doubledDelayTime;//线程延迟时间doubledOpeTime;//线程读写操作时间};//读者优先---读者线程//P:读者线程信息voidRP_ReaderThread(void*p){intnSerialNo=((ThreadInfo*)(p))-nSerialNo;//从文件中读取线程序号DWORDdwReadTime=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))-dOpeTime*INTE_PER_SEC);DWORDdwDelay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))-dDelayTime*INTE_PER_SEC);Sleep(dwDelay);printf(Readerthread%dsentsthereadingrequire.\n,nSerialNo);WaitForSingleObject(hRCMutex,INFINITE);nReaderCnt++;if(nReaderCnt==1){WaitForSingleObject(hWrite,INFINITE);}ReleaseMutex(hRCMutex);printf(Readerthread%dbeginstoreadfile.\n,nSerialNo);Sleep(dwReadTime);printf(Readerthread%dfinishedreadingfile.\n,nSerialNo);WaitForSingleObject(hRCMutex,INFINITE);nReaderCnt--;if(nReaderCnt==0){ReleaseSemaphore(hWrite,1,NULL);}ReleaseMutex(hRCMutex);}//读者优先---写者线程//P:写者线程信息voidRP_WriterThread(void*p){intnSerialNo=((ThreadInfo*)(p))-nSerialNo;//从参数中获得信息DWORDdwWriteTime=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))-dOpeTime*INTE_PER_SEC);DWORDdwDelay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))-dDelayTime*INTE_PER_SEC);Sleep(dwDelay);printf(Writethread%dsentsthewritingrequire.\n,nSerialNo);WaitForSingleObject(hWrite,INFINITE);printf(Writerthread%dbeginstowritetothefile.\n,nSerialNo);Sleep(dwWriteTime);printf(Writethread%dfinishedwritingtothefile.\n,nSerialNo);ReleaseSemaphore(hWrite,1,NULL);}//读者优先处理函数//file:文件名voidReaderPriority(char*file){intnThreadCnt=0;DWORDdwThreadID=0;nReaderCnt=0;//初始化读写者计数HANDLEhThreads[MAX_THREAD_NUM];ThreadInfooThreadInfo[MAX_THREAD_NUM];ifstreaminFile;inFile.open(file);printf(ReaderPriority:\n\n);while(inFile){//读入每一个读者,写者的信息inFileoThreadInfo[nThreadCnt].nSerialNo;inFileoThreadInfo[nThreadCnt].cType;inFileoThreadInfo[nThreadCnt].dDelayTime;inFileoThreadInfo[nThreadCnt].dOpeTime;if('^'!=oThreadInfo[nThreadCnt].cType){nThreadCnt++;}inFile.get();}//创建线程for(inti=0;inThreadCnt;i++){if((oThreadInfo[i].cType==READER)||(oThreadInfo[i].cType=='r')){hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)