操作系統(tǒng)哲學家就餐問題實驗報告

1、。1、實驗目的：（ 1）、掌握基本的同步互斥算法，理解哲學家就餐模型。（ 2）、了解 windows 2000/XP 中多線程的并發(fā)執(zhí)行機制，線程間的同步和互斥。（ 3）、學習使用 windows 2000/XP 中基本的同步對象，掌握相應(yīng)的API。2、實驗要求有五個哲學家共用一張放有五把椅子的餐桌， 每人坐在一把椅子上， 桌子上有五個碗和五只筷子， 每人兩邊各放一只筷子。 哲學家們是交替思考和進餐， 饑餓時便試圖取其左右最靠近他的筷子。條件： (1) 、只有拿到兩只筷子時，哲學家才能吃飯。 (2) 、如果筷子已被別人拿走，則必須等別人吃完之后才能拿到筷子。 (3) 、任意一個哲學家在自己未拿

2、到兩只筷子吃飯前，不會放下手中拿到的筷子。3、實驗環(huán)境硬件： CPU ：AMD QL64內(nèi)存： 2GB 顯卡： ATI 4570 硬盤：日立 250G軟件： Windows 2000/XP。開發(fā)工具： VC+6.04、實驗內(nèi)容1）實現(xiàn)原理1、利用記錄型信號量解決哲學家進餐問題；2、臨界區(qū)互斥編程原理。2 ）程序結(jié)構(gòu)（流程圖）開始定義信號量tools5定義哲學家類對象P1-P5哲學家的狀態(tài)發(fā)生改變；P1.change();P2.change();P3.change();P4.change();P5.change()輸出當前狀態(tài)否停止程序結(jié)束精選資料，歡迎下載。圖 1. 主程序模塊流程圖開始哲學家

3、處于的狀態(tài) status=1是放 下 左 右否 哲學家處于思考狀態(tài)手工具Status=2否 哲學家處于等待狀態(tài)為思考是狀態(tài)改為等待status=0Status=0Status=2是 左右手筷子均空閑是 拿起左右手筷子狀態(tài)改為就餐status=1結(jié)束圖 2. 狀態(tài)改變模塊流程圖精選資料，歡迎下載。圖 3. 返回哲學家狀態(tài)流程圖精選資料，歡迎下載。圖 4 返回餐具狀態(tài)模塊流程圖3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）、定義一個哲學家類，包含兩個私有對象和四個公有對象。（2）、定義函數(shù)：Number對象：哲學家的編號；Status 對象：保存當前該哲學家的狀態(tài)， 0 表示等待， 1 表示吃飯， 2 表示思考；Philos

4、opher(int num)方法：哲學家類構(gòu)造函數(shù)，參數(shù) num表示哲學家編號； find() const 方法：返回該哲學家編號；getinfo() const方法：返回哲學家當前狀態(tài)；Change() 方法：根據(jù)題目要求改變哲學家的狀態(tài)（等待- 進餐 - 思考）另外，程序中包含一個公有對象， bool 類型數(shù)組 tools6 ，用來保存 6 把餐具當前狀態(tài)： true 表示該餐具當前空閑， false 表示該餐具當前正被使用。程序中還包含兩個公有函數(shù)： print 和 toolstatus 。Print 用來返回一個哲學家的狀態(tài)， toolstatus 用來返回一個餐具的狀態(tài)。4）實現(xiàn)步驟

5、1）打開 VC，選擇菜單項 File-New ，選擇 Projects選項卡并建立一個名為xwj的 win32 console application工程，創(chuàng)建時注意指定創(chuàng)建該工程的目錄；精選資料，歡迎下載。（ 2 ） 在 工 程 中 創(chuàng) 建 源 文 件 xwj.cpp ： 選 擇 菜 單 項 Project-Add to project-Files, 此時將打開一個新窗口，在其中的“文件名”輸入欄中輸入自己想要創(chuàng)建的文件名， 這里是 xwj.cpp ；接著詢問是否創(chuàng)建新文件時回答 “ yes”。通過 Workspace-Source Files 打開該文件，在其中編輯源文件并保存；（ 3）通

6、過調(diào)用菜單項 Build-Rebuild all 進行編譯連接，可以在指定的工程目錄下得到 debug-xwj.exe 程序。5、實驗測試及分析：圖 5. 測試結(jié)果 1精選資料，歡迎下載。圖 6. 測試結(jié)果 2圖 7. 測試結(jié)果 3精選資料，歡迎下載。圖 8. 測試結(jié)果 45、結(jié)果分析：（ 1）、程序分為四大模塊， 一步步解決了哲學家狀態(tài)及狀態(tài)改變的問題， 筷子的“閑”、“用”問題；（ 2）、實現(xiàn)了哲學家等待、吃飯、思考三個過程的轉(zhuǎn)換循環(huán)，并且避免了死鎖問題；（ 3）、讓臨界資源得到了充分的利用。6、實驗心得體會（ 1）、這次實驗加強了我上網(wǎng)查數(shù)檢索問題的能力；（ 2）、這次實驗讓我學會分模塊

7、解決問題， 怎樣運用互斥鎖對臨界資源進行管理；（ 3）、這次實驗，發(fā)現(xiàn)自己在編程上及一些函數(shù)的認識仍存在較大的問題， 以后應(yīng)該多多實踐，提高自己的反應(yīng)速度，加強邏輯思維能力。附錄：源代碼#include #include #include #include #include using namespace std;bool tools5; /全局變量，用餐工具CRITICAL_SECTION cs; / 信號量 ,在線程中使用，臨界區(qū)class Philosopherprivate:int number;int status;/*標記當前哲學家的狀態(tài),0 表示正在等待( 即處于饑餓狀態(tài) ),1

8、 表示得到兩支筷子正在吃飯 ,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() ; /狀態(tài)改變函數(shù)void dead_lock();/void Philosopher:dead_lock()EnterCriticalSection (&cs) ; /進入臨界區(qū)string s;if(status=1)精選資料，歡迎下載。toolsnumber%5=true;

9、/ 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;LeaveCriticalSection (&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

10、;return str;string toolstatus(bool a)string state;if(a=true)state=閑;if(a=false)state=用;return state;int main()char con=y; /判斷是否繼續(xù)/ con = n;for(int i=0;i5;i+)toolsi=true; /筷子都未使用，初始化Philosopher P1(1),P2(2),P3(3),P4(4),P5(5);InitializeCriticalSection (&cs) ; /初始化初始化臨界區(qū)cout-狀態(tài)說明示意圖：-endl;cout哲學家 1 號的狀態(tài)

11、 endl;cout筷子 0 的狀態(tài) 筷子 1 的狀態(tài) endl;cout 哲學家5 號的狀態(tài) 哲學家2 號的狀態(tài)endl;cout筷子 4 的狀態(tài) 筷子 2 的狀態(tài) endl;cout哲學家 4 號的狀態(tài) 哲學家 3 號的狀態(tài) endl;cout筷子 3 的狀態(tài) endl;/cout哲學家 3 號的狀態(tài) endl;cout 筷子的狀態(tài)，用表示使用中，閑表示空閑中。endl;cout-精選資料，歡迎下載。endl;/cout哲學家們開始生活： endl;/cout當前狀態(tài)： ;coutcon;while(con=y)P1.Change();P2.Change();P3.Change();P4.

12、Change();P5.Change();cout 當前狀態(tài)為： endl;coutP1.find()print(&P1)endl;couttoolstatus(tools0)toolstatus(tools1)endl;coutP5.find()print(&P5)P2.find()print(&P2)endl;couttoolstatus(tools4)toolstatus(tools2)endl;coutP4.find()print(&P4)P3.find()print(&P3)endl;couttoolstatus(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 死鎖情況 endl;coutP1.find()print(&P1)endl;couttoolstatus(tools0)toolstatus(tools1)endl;coutP5.find()print(&P5)P2.find()print(&P2)endl;couttoolstatus(tools4)toolstatu