操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告生產(chǎn)者與消費者算法的實現(xiàn)

1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告生產(chǎn)者與消費者算法的實現(xiàn)課程名稱：計算機操作系統(tǒng)課程設(shè)計小組成員：班 級：時 間：2010-10-18目錄1 課設(shè)簡介：11.1課程設(shè)計題目11.2課程設(shè)計小組成員11.3小組成員任務(wù)分配情況及每人所占工作比例12生產(chǎn)者和消費者原理分析13 生產(chǎn)者與消費者功能描述：14 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析25 生產(chǎn)者與消費者實現(xiàn)代碼26心得體會7參考文獻：7相關(guān)工具：8致謝：8操作系統(tǒng)課程設(shè)計生產(chǎn)者與消費者算法實現(xiàn)1 課設(shè)簡介：1.1課程設(shè)計題目生產(chǎn)者與消費者算法的實現(xiàn)1.2課程設(shè)計小組成員張洋、巢蕾、段敏1.3小組成員任務(wù)分配情況及每人所占工作比例張 洋 負責：分析設(shè)計消費一個產(chǎn)品方法和主方法

2、并且畫出流程圖，后期組織組內(nèi)成員成果匯總進行本組總體報告撰寫。巢 蕾 負責：分析設(shè)計生產(chǎn)者的行為方法和消費者的行為方法，并且畫出流程圖段 敏 負責：分析設(shè)計生產(chǎn)產(chǎn)品的方法和把新生產(chǎn)的產(chǎn)品放入緩沖區(qū)，并且畫出流程圖。2 生產(chǎn)者和消費者原理分析 在同一個進程地址空間內(nèi)執(zhí)行的兩個線程。生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。消費者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產(chǎn)者線程必須等待消費者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。當消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來。3 生產(chǎn)者與消費

3、者功能描述：3.1生產(chǎn)者功能描述 在同一個進程地址空間內(nèi)執(zhí)行的兩個線程。生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品，然后將物品放置在一個空緩沖區(qū)中供消費者線程消費。當生產(chǎn)者線程生產(chǎn)物品時，如果沒有空緩沖區(qū)可用，那么生產(chǎn)者線程必須等待消費者線程釋放出一個空緩沖區(qū)。3.2消費者功能描述消費者線程從緩沖區(qū)中獲得物品，然后釋放緩沖區(qū)。當消費者線程消費物品時，如果沒有滿的緩沖區(qū)，那么消費者線程將被阻塞，直到新的物品被生產(chǎn)出來。3.3程序結(jié)構(gòu)圖：4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析生產(chǎn)者與消費者實現(xiàn)：這其中主要是通過多線程，來實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者之間的協(xié)調(diào)問題。生產(chǎn)者(producer)消費者(consumer)：通過一些記錄性變量，來記錄模擬實現(xiàn)生

4、產(chǎn)者的行為，通過輸入語句的提示程序采用oo設(shè)計模式，緩存區(qū)采用數(shù)組結(jié)構(gòu)存儲。5 生產(chǎn)者與消費者實現(xiàn)代碼#include #include const unsigned short size_of_buffer = 10; /緩沖區(qū)長度unsigned short productid = 0; /產(chǎn)品號unsigned short consumeid = 0; /將被消耗的產(chǎn)品號unsigned short in = 0; /產(chǎn)品進緩沖區(qū)時的緩沖區(qū)下標unsigned short out = 0; /產(chǎn)品出緩沖區(qū)時的緩沖區(qū)下標int g_buffersize_of_buffer; /緩沖區(qū)是個循

5、環(huán)隊列bool g_continue = true; /控制程序結(jié)束handle g_hmutex; /用于線程間的互斥handle g_hfullsemaphore; /當緩沖區(qū)滿時迫使生產(chǎn)者等待handle g_hemptysemaphore; /當緩沖區(qū)空時迫使消費者等待dword winapi producer(lpvoid); /生產(chǎn)者線程dword winapi consumer(lpvoid); /消費者線程int main() /創(chuàng)建各個互斥信號 g_hmutex = createmutex(null,false,null); g_hfullsemaphore = create

6、semaphore(null,size_of_buffer-1,size_of_buffer-1,null); g_hemptysemaphore = createsemaphore(null,0,size_of_buffer-1,null); /調(diào)整下面的數(shù)值，可以發(fā)現(xiàn)，當生產(chǎn)者個數(shù)多于消費者個數(shù)時， /生產(chǎn)速度快，生產(chǎn)者經(jīng)常等待消費者；反之，消費者經(jīng)常等待 const unsigned short producers_count = 3; /生產(chǎn)者的個數(shù) const unsigned short consumers_count = 1; /消費者的個數(shù) /總的線程數(shù) const unsig

7、ned short threads_count = producers_count+consumers_count; handle hthreadsproducers_count; /各線程的handle dword produceridconsumers_count; /生產(chǎn)者線程的標識符 dword consumeridthreads_count; /消費者線程的標識符 /創(chuàng)建生產(chǎn)者線程 for (int i=0;iproducers_count;+i) hthreadsi=createthread(null,0,producer,null,0,&produceridi); if (hth

8、readsi=null) return -1; /創(chuàng)建消費者線程 for (i=0;iconsumers_count;+i) hthreadsproducers_count+i=createthread(null,0,consumer,null,0,&consumeridi); if (hthreadsi=null) return -1; while(g_continue) if(getchar() /按回車后終止程序運行 g_continue = false; return 0;/生產(chǎn)一個產(chǎn)品。簡單模擬了一下，僅輸出新產(chǎn)品的id號void produce() std:cerr produci

9、ng +productid . ; std:cerr succeed std:endl;/把新生產(chǎn)的產(chǎn)品放入緩沖區(qū)void append() std:cerr appending a product . ; g_bufferin = productid; in = (in+1)%size_of_buffer; std:cerr succeed std:endl; /輸出緩沖區(qū)當前的狀態(tài) for (int i=0;isize_of_buffer;+i) std:cout i : g_bufferi; if (i=in) std:cout - 生產(chǎn); if (i=out) std:cout - 消

10、費; std:cout std:endl; /從緩沖區(qū)中取出一個產(chǎn)品void take() std:cerr taking a product . ; consumeid = g_bufferout; out = (out+1)%size_of_buffer; std:cerr succeed std:endl; /輸出緩沖區(qū)當前的狀態(tài) for (int i=0;isize_of_buffer;+i) std:cout i : g_bufferi; if (i=in) std:cout - 生產(chǎn); if (i=out) std:cout - 消費; std:cout std:endl; /消耗

11、一個產(chǎn)品void consume() std:cerr consuming consumeid . ; std:cerr succeed std:endl;/生產(chǎn)者dword winapi producer(lpvoid lppara) while(g_continue) waitforsingleobject(g_hfullsemaphore,infinite); waitforsingleobject(g_hmutex,infinite); produce(); append(); sleep(1500); releasemutex(g_hmutex); releasesemaphore(

12、g_hemptysemaphore,1,null); return 0;/消費者dword winapi consumer(lpvoid lppara) while(g_continue) waitforsingleobject(g_hemptysemaphore,infinite); waitforsingleobject(g_hmutex,infinite); take(); consume(); sleep(1500); releasemutex(g_hmutex); releasesemaphore(g_hfullsemaphore,1,null); return 0; /* 一個消費

13、者三個生產(chǎn)者：/* 三個生產(chǎn)者三個消費者/*三個消費者一個生產(chǎn)者/*三個生產(chǎn)者四個消費者6 心得體會本次課程設(shè)是關(guān)于生產(chǎn)者與消費者之間互斥和同步的問題。問題的實質(zhì)是p、v操作，實驗設(shè)一個共享緩沖區(qū)，生產(chǎn)者和消費者互斥的使用，當一個線程使用緩沖區(qū)的時候，另一個讓其等待直到前一個線程釋放緩沖區(qū)為止。 生產(chǎn)者與消費者是一個與現(xiàn)實有關(guān)的經(jīng)典問題，與“和尚挑水”問題的原理相同，通過此原理舉一反三可以解決其他類似的問題。 通過本課程設(shè)計，我們對操作系統(tǒng)的p、v進一步的認識，深入的了解p、v操作的實質(zhì)和其重要性。課本的理論知識進一步闡述了現(xiàn)實中的實際問題。 實驗中，我們小組分工合作，共同學(xué)習，雖然在課程設(shè)計中遇到了一些問題，但在老師和同學(xué)的細心指導(dǎo)和熱心幫助下解決了。同時，了解到團隊精神的重要性，也為以后的學(xué)習和工作打下了堅實的基礎(chǔ)，同時積累了寶貴