操作系統(tǒng)實驗報告三大經(jīng)典問題之生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題

1、計算機(jī)操作系統(tǒng)實驗報告題 目 三大經(jīng)典問題之生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題一、 課程設(shè)計的性質(zhì)與任務(wù)1、加深對并發(fā)協(xié)作進(jìn)程同步與互斥概念的理解。通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)程同步和互斥，使學(xué)生掌握有關(guān)進(jìn)程（線程）同步與互斥的原理，以及解決進(jìn)程（線程）同步和互斥的算法，從而進(jìn)一步鞏固進(jìn)程（線程）同步和互斥等有關(guān)的內(nèi)容。2、掌握進(jìn)程和線程的概念，進(jìn)程（線程）的控制原語或系統(tǒng)調(diào)用的使用。3、了解Windows2000/XP中多線程的并發(fā)執(zhí)行機(jī)制，線程間的同步和互斥。學(xué)習(xí)使用Windows2000/XP中基本的同步對象，掌握相應(yīng)的API函數(shù)。4、培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行知識綜合，獨(dú)立開發(fā)較大程序的能力。5、培養(yǎng)提高學(xué)生軟件開發(fā)

2、能力和軟件的調(diào)試技術(shù)。6、培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)大型程序的方法和相互合作的精神。7、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。8、培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計和算法分析能力。9、培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行文字論述和文字表達(dá)的能力。二、課程設(shè)計的內(nèi)容及其要求在Windows XP、Windows 2000等操作系統(tǒng)下，使用的VC、VB、Java或C等編程語言，采用進(jìn)程（線程）同步和互斥的技術(shù)編寫程序?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問題或哲學(xué)家進(jìn)餐問題或讀者-寫者問題或自己設(shè)計一個簡單進(jìn)程（線程）同步和互斥的實際問題。要求：（1）經(jīng)調(diào)試后程序能夠正常運(yùn)行。（2）采用多進(jìn)程或多線程方式運(yùn)行，體現(xiàn)了進(jìn)程（線程）同步互斥的關(guān)系。（3）程序界面美觀。

3、三、實驗原理本實驗要求利用PV操作實現(xiàn)解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中的同步問題。此問題描述的是一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品并將這些產(chǎn)品提供給消費(fèi)者進(jìn)程去消費(fèi)，在兩者之間設(shè)置了一個具有n個緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進(jìn)程將它所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)，消費(fèi)者進(jìn)程可從緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費(fèi)，但它們之間必須保持同步，即不允許消費(fèi)者進(jìn)程到一個空緩沖區(qū)去取產(chǎn)品，也不允許生產(chǎn)者進(jìn)程向一個已裝滿且尚未取出的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品，并且生產(chǎn)者消費(fèi)者互斥使用緩沖區(qū)。四、實驗原理圖開始ProduceWait BufferWait ProductsConsumeWhile consume結(jié)束While produce五、算法實現(xiàn)（1）有一

4、個生產(chǎn)者線程ProduceThread，有1個消費(fèi)者進(jìn)程CustomerThread；緩沖區(qū)為shareList。（2）使用線程同步：用synchonized關(guān)鍵字（加鎖）使得一個時間內(nèi)只能有一個線程得到執(zhí)行，另一個線程必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊；wait()讓線程進(jìn)入等待狀態(tài)；notify（）函數(shù)喚醒一個處于等待狀態(tài)的線程。（3）程序運(yùn)行流程圖如下：（如不在外部中斷，程序?qū)⒁恢毖h(huán)運(yùn)行）開始消費(fèi)者生產(chǎn)者倉庫是否滿？否生產(chǎn)者生產(chǎn)消費(fèi)者等待是消費(fèi)者消費(fèi)生產(chǎn)者等待喚醒消費(fèi)者喚醒生產(chǎn)者六、源代碼package 操作系統(tǒng);/* *產(chǎn)品類 */publicclass Goods

5、 int id; String name;public String toString()return id+" "+name; package 操作系統(tǒng);importjava.util.List;/* * 消費(fèi)者線程：有產(chǎn)品時可以取出，無產(chǎn)品時等待 */publicclassCustomerThreadextends ThreadprivateListshareList;CustomerThread(ListshareList)this.shareList=shareList;publicvoid run()System.out.println("消費(fèi)線程已啟動

6、."+shareList.size();while(true)trysynchronized(shareList)while(shareList.size()=0)/如果沒有產(chǎn)品，消費(fèi)線程則等待shareList.wait();while(shareList.size()>0)System.out.println("<-消費(fèi)線程取出產(chǎn)品："+shareList.remove(0).toString();shareList.notify();catch(Exception ef)ef.printStackTrace();package 操作系統(tǒng);impo

7、rtjava.util.List;/* * 生產(chǎn)者線程：無數(shù)據(jù)時再存，存入一個要發(fā)通知 */publicclassProduceThreadextends Thread/構(gòu)造器參數(shù)是生產(chǎn)線程要放入的隊列publicProduceThread(ListshareList)this.shareList=shareList;publicvoid run()System.out.println("生產(chǎn)線程已啟動."+shareList.size();while(true)tryThread.sleep(2000);synchronized(shareList)while(share

8、List.size()>0)shareList.wait();while(shareList.size()=0)Goods gs = newGoods();count+;gs.id=count;="產(chǎn)品"+count;System.out.println("->生產(chǎn)線程放入對象："+gs.toString();shareList.add(gs);/通知消費(fèi)線程，隊列中有對象了shareList.notify();catch(Exception ef)ef.printStackTrace();/用來標(biāo)記放入對象的每一個獨(dú)立ID號p

9、rivatestaticintcount=0;/與消費(fèi)者線程或以共同存取的對象列表privateListshareList;package 操作系統(tǒng);importjava.util.LinkedList;importjava.util.List;public class Manage /主函數(shù)public static void main(String args)/生產(chǎn)消費(fèi)線程交換對象的隊列List shareList = new java.util.LinkedList();/啟動生產(chǎn)線程newProduceThread(shareList).start();/啟動消費(fèi)線程newCustomerThread(shareList).start();七、運(yùn)行結(jié)果八、實驗心得在此次實驗中我們模擬PV 操作同步機(jī)構(gòu)，來解決消費(fèi)者與生產(chǎn)者這兩個進(jìn)程之間的同步協(xié)調(diào)問題  。實驗中值得注意的是解決進(jìn)程同步需要做哪些工作，如何利用信號量機(jī)制來 解決進(jìn)程同步問題等等。通過本次實驗，我對操作系統(tǒng)的p、v有了進(jìn)一步認(rèn)識，深入了解了p、v操作的實質(zhì)和其重要性，加深了我對操作系統(tǒng)中多線程機(jī)制的理解和認(rèn)識，更讓我認(rèn)識到知識的掌握，僅靠學(xué)習(xí)理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要與實際動手操作相結(jié)合才能更好地理解和分析問題。此外，我也發(fā)現(xiàn)自己在編程上仍存在較大的問題，本次實驗讓我對