进程同步(生产者与消费者)

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、该实验中使用到相关的windowsAPI函数：1）createThread建立新的线程；2）createMutex创建一个互斥体；3）createSemaphore创建一个新的信号量；4）releaseMutex释放由线程拥有的一个互斥体；5）releaseSemaphore对指定的信号量增加指定的值；6）waitforSingleObject用来检测handle时间的信号状态；7）waitforMultipleObjectstrue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）CloseHandle关闭一个内核对象。2、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：①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。②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。③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。六.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。七.附录#includeiostream#includeprocess.h#includewindows.husingnamespacestd;//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usingnamespacestd;intgi,gj;constintnum=10;//产生数据的个数constintsize=4;//缓冲池的大小volatileboolflag=true;//用于消费者线程之间intbuf[size];//缓冲池CRITICAL_SECTIONgc;//关键段HANDLEempty,full;//Semaphoreunsignedint__stdcallpro(PVOIDp)//生产者线程{for(inti=0;i=num;i++){WaitForSingleObject(empty,INFINITE);//线程同步EnterCriticalSection(&gc);//线程互斥buf[gi]=i;cout生产者在gi号缓冲池放入buf[gi]endl;gi=(gi+1)%size;LeaveCriticalSection(&gc);ReleaseSemaphore(full,1,NULL);}cout生产者运行结束!endl;return0;}unsignedint__stdcallcus(PVOIDp)//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()在缓冲池gj获取数据buf[gj]endl;if(buf[gj]==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);}cout消费者线程GetCurrentThreadId()运行结束!endl;return0;}intmain(){//相关变量的定义constintsz=3;gi=gj=0;InitializeCriticalSection(&gc);empty=CreateSemaphore(NULL,4,4,NULL);full=CreateSemaphore(NULL,0,4,NULL);HANDLEhand[sz];hand[0]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,pro,NULL,0,NULL);//创建了三个线程hand[1]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,cus,NULL,0,NULL);hand[2]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL,0,cus,NULL,0,NULL);WaitForMultipleObjects(sz,hand,true,INFINITE);//资源的释放CloseHandle(full);CloseHandle(empty);DeleteCriticalSection(&gc);for(inti=0;isz;i++){CloseHandle(hand[i]);}return0;}