上機(jī)實(shí)驗(yàn)安排課件

1、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)作作 者：者： 任愛(ài)華，李鵬，劉方毅編著任愛(ài)華，李鵬，劉方毅編著出出 版版 社：社： 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社出版時(shí)間：出版時(shí)間： 20042004版次：版次： 1 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第7 7周周- -第第1212周（周（6 6周），每周二晚上周），每周二晚上7:30-9:007:30-9:00實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：文波樓機(jī)房實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：文波樓機(jī)房217217 實(shí)驗(yàn)前，認(rèn)真學(xué)習(xí)教材以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的相關(guān)內(nèi)容，提前做實(shí)驗(yàn)前，認(rèn)真學(xué)習(xí)教材以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的相關(guān)內(nèi)容，提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括（參照實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)

2、報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括（參照實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式驗(yàn)報(bào)告格式.doc.doc）：）： 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路和流程框圖，源程序（含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思路和流程框圖，源程序（含注釋）清單、測(cè)試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)。注釋）清單、測(cè)試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告杜絕抄襲現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)雷同，雙方成績(jī)均以實(shí)驗(yàn)報(bào)告杜絕抄襲現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)雷同，雙方成績(jī)均以0 0分計(jì)分計(jì)算。算。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成后班長(zhǎng)收齊上交。實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成后班長(zhǎng)收齊上交。1 1、預(yù)習(xí)要求：、預(yù)習(xí)要求： 進(jìn)程的基本概念；進(jìn)程的同步和互斥進(jìn)程的基本概念；進(jìn)程的同步和互斥2 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?（1 1）掌握進(jìn)程同步和互斥的含義；）掌握進(jìn)程同步和互斥

3、的含義；（2 2）能進(jìn)行多進(jìn)程的設(shè)計(jì)。）能進(jìn)行多進(jìn)程的設(shè)計(jì)。3 3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求：、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求：參照教材第參照教材第3 3章和章和操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一的要求，用信號(hào)的要求，用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題。量機(jī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆栈镜倪M(jìn)程同步與互斥算法，理解生產(chǎn)者掌握基本的進(jìn)程同步與互斥算法，理解生產(chǎn)者- -消費(fèi)者問(wèn)題消費(fèi)者問(wèn)題。學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)使用Windows 2000/XPWindows 2000/XP中基本的中基本的同步對(duì)象同步對(duì)象，掌握相關(guān)，掌握相關(guān)APIAPI的使用方法。的使用方法。1.1.了解了解Windows 20

4、00/XPWindows 2000/XP中中多線程多線程的并發(fā)執(zhí)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)的并發(fā)執(zhí)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步與互斥。程的同步與互斥。 線程與進(jìn)程的比較線程與進(jìn)程的比較二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：l以生產(chǎn)者以生產(chǎn)者- -消費(fèi)者模型為依據(jù)消費(fèi)者模型為依據(jù)，在，在Windows 2000/XPWindows 2000/XP環(huán)境下創(chuàng)建一個(gè)控環(huán)境下創(chuàng)建一個(gè)控制臺(tái)進(jìn)程，在該進(jìn)程中創(chuàng)建制臺(tái)進(jìn)程，在該進(jìn)程中創(chuàng)建n n個(gè)線程模擬生產(chǎn)者和消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程個(gè)線程模擬生產(chǎn)者和消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程( (線線程程) )的同步與互斥。的同步與互斥。實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)要求：l學(xué)習(xí)并理解生產(chǎn)者學(xué)習(xí)并理解生產(chǎn)

5、者- -消費(fèi)者模型及其同步和互斥規(guī)則；消費(fèi)者模型及其同步和互斥規(guī)則；l學(xué)習(xí)了解學(xué)習(xí)了解WindowsWindows同步對(duì)象及其特性；同步對(duì)象及其特性；l熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，掌握相關(guān)熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，掌握相關(guān)APIAPI的使用方法；的使用方法；l設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者- -消費(fèi)者進(jìn)程消費(fèi)者進(jìn)程( (線程線程) )的同步與互斥；的同步與互斥；l每個(gè)人提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。每個(gè)人提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題生產(chǎn)者進(jìn)程的功能：生產(chǎn)東西，供消費(fèi)者消費(fèi)；生產(chǎn)者進(jìn)程的功能：生產(chǎn)東西，供消費(fèi)者消費(fèi)；消費(fèi)者進(jìn)程的功能：消費(fèi)生產(chǎn)者生產(chǎn)的東西。消費(fèi)者進(jìn)程的功能：消費(fèi)生產(chǎn)者生產(chǎn)的東西。

6、三、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹三、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹同步對(duì)象同步對(duì)象l同步對(duì)象是指同步對(duì)象是指WindowsWindows中用于實(shí)現(xiàn)同步與互斥的實(shí)體，包括中用于實(shí)現(xiàn)同步與互斥的實(shí)體，包括信號(hào)信號(hào)量量(Semaphore)(Semaphore)、互斥量互斥量(Mutex)(Mutex)、臨界區(qū)臨界區(qū)(Critical Section)(Critical Section)和和事件事件(Events)(Events)等。本實(shí)驗(yàn)中使用到信號(hào)量、互斥量和臨界區(qū)三個(gè)等。本實(shí)驗(yàn)中使用到信號(hào)量、互斥量和臨界區(qū)三個(gè)同步對(duì)象。同步對(duì)象。同步對(duì)象的使用步驟：同步對(duì)象的使用步驟：創(chuàng)建創(chuàng)建/ /初始化同步對(duì)象。初始化同步對(duì)象。請(qǐng)求

7、該同步對(duì)象，隨即進(jìn)入臨界區(qū)請(qǐng)求該同步對(duì)象，隨即進(jìn)入臨界區(qū)( (這一步相當(dāng)于這一步相當(dāng)于P P操作操作) )。釋放該同步對(duì)象釋放該同步對(duì)象( (這一步相當(dāng)于這一步相當(dāng)于V V操作操作) )。這些對(duì)象在一個(gè)線程中創(chuàng)建，在其它線程中都可以使用。這些對(duì)象在一個(gè)線程中創(chuàng)建，在其它線程中都可以使用。三、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹三、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用l我們利用我們利用Windows SDKWindows SDK提供的提供的APIAPI編程實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題目的要求，編程實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題目的要求，在在VCVC中包含有中包含有Windows SDKWindows SDK的所有工具和定義。要使

8、用這些的所有工具和定義。要使用這些APIAPI，需要包含對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行說(shuō)明的，需要包含對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行說(shuō)明的SDKSDK頭文件頭文件最常見(jiàn)的是最常見(jiàn)的是Windows.hWindows.h。l下面給出的是本實(shí)驗(yàn)使用到的下面給出的是本實(shí)驗(yàn)使用到的APIAPI的功能和使用方法的簡(jiǎn)單介的功能和使用方法的簡(jiǎn)單介紹。紹。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用（具體的用法可以參考的功能及使用（具體的用法可以參考MSDNMSDN）(1) CreateThread(1) CreateThreadl功能：創(chuàng)建一個(gè)線程，該線程在調(diào)用進(jìn)程的地址空間中執(zhí)行。功能：創(chuàng)建一個(gè)線程，該線程在調(diào)用進(jìn)程的地址空間中執(zhí)行。l格式：格式：

9、HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParamiter,LPVOID lpParamiter,DWORD dwCreationFlags,DWOR

10、D dwCreationFlags,Lpdword lpThread );Lpdword lpThread );l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：lpThreadAttributeslpThreadAttributes指向一個(gè)指向一個(gè)LPSECURITY_ATTRIBUTES(LPSECURITY_ATTRIBUTES(新線程的安全性描述符新線程的安全性描述符) )。dwStackSizedwStackSize定義原始堆棧大小。定義原始堆棧大小。lpStartAddresslpStartAddress指向使用指向使用LPTHRLPTHREAEAD_START_ROUTINED_START_ROUTINE類

11、型定義的函數(shù)。類型定義的函數(shù)。lpParamiterlpParamiter定義一個(gè)給進(jìn)程傳遞參數(shù)的指針。定義一個(gè)給進(jìn)程傳遞參數(shù)的指針。dwCreationFlagsdwCreationFlags定義控制線程創(chuàng)建的附加標(biāo)志。定義控制線程創(chuàng)建的附加標(biāo)志。lpThreadlpThread保存線程標(biāo)志符保存線程標(biāo)志符(32(32位位) )handle在在windows中表示一個(gè)中表示一個(gè)void型指針，占用型指針，占用32bit空間，空間，用來(lái)標(biāo)示不同的用來(lái)標(biāo)示不同的API對(duì)象，例對(duì)象，例如：信號(hào)量、線程等如：信號(hào)量、線程等相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(2) CreateMutex(2

12、) CreateMutex結(jié)合以下結(jié)合以下2 2個(gè)函數(shù)使用：個(gè)函數(shù)使用：WaitForSingleObjectWaitForSingleObject（對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)p p操作）互斥量上鎖；操作）互斥量上鎖；ReleaseMutexReleaseMutex（對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)v v操作）互斥量解鎖。操作）互斥量解鎖。l功能：創(chuàng)建一個(gè)命名的或者匿名的互斥量對(duì)象功能：創(chuàng)建一個(gè)命名的或者匿名的互斥量對(duì)象l格式：格式：HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lp

13、MutexAttributes,BOOL bInitialOwner,BOOL bInitialOwner,LPCTSTR lpName);LPCTSTR lpName);l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：lpMutexAttributeslpMutexAttributes必須取值必須取值NULLNULL。bInitialOwnerbInitialOwner指示當(dāng)前線程是否馬上擁有該互斥量指示當(dāng)前線程是否馬上擁有該互斥量( (即馬上加鎖即馬上加鎖) )。lpNamelpName互斥量名稱?；コ饬棵Q。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(3) CreateSemaphore(3) CreateSe

14、maphorel功能：創(chuàng)建一個(gè)命名的或者匿名的信號(hào)量對(duì)象。功能：創(chuàng)建一個(gè)命名的或者匿名的信號(hào)量對(duì)象。l格式：格式：HANDLE CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,HANDLE CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, LONG lInitialCount, LONG lInitialCount, LONG lMaximumCount, LONG lMaximumCount, LPCTSTR lpName ); LPCTSTR

15、lpName );l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：lpSemaphoreAttributeslpSemaphoreAttributes必須取值必須取值NULLNULL。lInitialCountlInitialCount信號(hào)量的初始值。該值大于信號(hào)量的初始值。該值大于0 0，但小于，但小于l lMaximumCountMaximumCount指定的最大值。指定的最大值。lMaximumCountlMaximumCount信號(hào)量的最大值。信號(hào)量的最大值。lpNamelpName信號(hào)量名稱。信號(hào)量名稱。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(4) WaitForSingleObject(4) Wait

16、ForSingleObjectl功能功能: :使程序處于等待狀態(tài)，直到信號(hào)量或者互斥量出現(xiàn)使程序處于等待狀態(tài)，直到信號(hào)量或者互斥量出現(xiàn)或者超過(guò)規(guī)定的等待時(shí)間。信號(hào)量出現(xiàn)指信號(hào)量大于或等于或者超過(guò)規(guī)定的等待時(shí)間。信號(hào)量出現(xiàn)指信號(hào)量大于或等于1 1，互斥量出現(xiàn)指互斥量解鎖。在返回之前將信號(hào)量減，互斥量出現(xiàn)指互斥量解鎖。在返回之前將信號(hào)量減1 1或者或者互斥量加鎖。互斥量加鎖。l格式格式: :DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,

17、 DWORD dwMilliseconds);l參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明: :hHandlehHandle信號(hào)量指針。信號(hào)量指針。dwMillisecondsdwMilliseconds等待的最長(zhǎng)時(shí)間等待的最長(zhǎng)時(shí)間(INFINITE(INFINITE為無(wú)限等待為無(wú)限等待) )。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(5) ReleaseSemaphore(5) ReleaseSemaphorel功能功能: :對(duì)指定信號(hào)量加上一個(gè)指定大小的量。成功執(zhí)行則對(duì)指定信號(hào)量加上一個(gè)指定大小的量。成功執(zhí)行則返回非返回非0 0值。值。l格式格式: :BOOL ReleaseSemaphore( HANDLE

18、hSemaphore,BOOL ReleaseSemaphore( HANDLE hSemaphore, LONG lReleaseCount, LONG lReleaseCount, LPLONG lppreviousCount); LPLONG lppreviousCount);l參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明: :hSemaphorehSemaphore信號(hào)量指針。信號(hào)量指針。lReleaseCountlReleaseCount信號(hào)量的增量。信號(hào)量的增量。lppreviousCountlppreviousCount保存信號(hào)量當(dāng)前值。保存信號(hào)量當(dāng)前值。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(6)

19、ReleaseMutex(6) ReleaseMutexl功能：用來(lái)打開(kāi)互斥鎖（互斥量解鎖），即將互斥量加功能：用來(lái)打開(kāi)互斥鎖（互斥量解鎖），即將互斥量加1 1。成功調(diào)用則。成功調(diào)用則返回返回0 0。l格式：格式：BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：hMutexhMutex互斥量指針。互斥量指針。(7) InitializeCriticalSection(7) InitializeCriticalSectionl功能：初始化臨界區(qū)對(duì)象功能：初始化臨界區(qū)對(duì)象l格式：格式：VOID

20、 InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);VOID InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：lpCriticalSectionlpCriticalSection指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。相關(guān)相關(guān)APIAPI的功能及使用的功能及使用(8) EnterCriticalSection(8) EnterCriticalSectionl功能：該函數(shù)用于等待指定臨界區(qū)對(duì)象的所有權(quán)。當(dāng)調(diào)用線程被

21、賦予功能：該函數(shù)用于等待指定臨界區(qū)對(duì)象的所有權(quán)。當(dāng)調(diào)用線程被賦予所有權(quán)時(shí)，該函數(shù)返回。所有權(quán)時(shí)，該函數(shù)返回。l格式：格式：VOID enterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);VOID enterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l參數(shù)說(shuō)明：參數(shù)說(shuō)明：lpCriticalSectionlpCriticalSection指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。(9) LeaveCriticalSection(9) LeaveCriticalSec

22、tionl功能功能: :釋放指定臨界區(qū)對(duì)象的所有權(quán)。釋放指定臨界區(qū)對(duì)象的所有權(quán)。l格式格式: :VOID LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);VOID LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection);l參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明: :lpCriticalSectionlpCriticalSection指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。指向臨界區(qū)對(duì)象的指針。四、程序的實(shí)現(xiàn)四、程序的實(shí)現(xiàn)程序的結(jié)構(gòu)包括程序的結(jié)構(gòu)包括：一個(gè)主函數(shù)、分別用于模擬消費(fèi)者和生產(chǎn)：一個(gè)主函數(shù)、分別

23、用于模擬消費(fèi)者和生產(chǎn)者的兩個(gè)函數(shù)以及三個(gè)輔助性的函數(shù)。者的兩個(gè)函數(shù)以及三個(gè)輔助性的函數(shù)。主函數(shù)主函數(shù)用于初始化緩沖區(qū)和各個(gè)同步對(duì)象，并完成線程信用于初始化緩沖區(qū)和各個(gè)同步對(duì)象，并完成線程信息的讀入和記錄，最后根據(jù)該組線程記錄啟動(dòng)模擬線程，并息的讀入和記錄，最后根據(jù)該組線程記錄啟動(dòng)模擬線程，并等待所有線程的運(yùn)行結(jié)束后退出整個(gè)程序。等待所有線程的運(yùn)行結(jié)束后退出整個(gè)程序。消費(fèi)者和生產(chǎn)者函數(shù)消費(fèi)者和生產(chǎn)者函數(shù)運(yùn)行于相應(yīng)線程中完成對(duì)緩沖區(qū)的讀運(yùn)行于相應(yīng)線程中完成對(duì)緩沖區(qū)的讀寫(xiě)動(dòng)作。寫(xiě)動(dòng)作。三個(gè)輔助函數(shù)三個(gè)輔助函數(shù)被生產(chǎn)者和消費(fèi)者函數(shù)調(diào)用，是生產(chǎn)和消費(fèi)被生產(chǎn)者和消費(fèi)者函數(shù)調(diào)用，是生產(chǎn)和消費(fèi)函數(shù)中對(duì)緩沖區(qū)訪

24、問(wèn)功能的一些包裝。函數(shù)中對(duì)緩沖區(qū)訪問(wèn)功能的一些包裝。四、程序的實(shí)現(xiàn)四、程序的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用一個(gè)整型數(shù)組用一個(gè)整型數(shù)組Buffer_CriticalBuffer_Critical表示緩沖區(qū)。表示緩沖區(qū)。緩沖區(qū)數(shù)組初始化為緩沖區(qū)數(shù)組初始化為-1-1（表示緩沖區(qū)為空）（表示緩沖區(qū)為空）當(dāng)生產(chǎn)者找到一個(gè)空的緩沖區(qū)，準(zhǔn)備將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入其中前，將該緩當(dāng)生產(chǎn)者找到一個(gè)空的緩沖區(qū)，準(zhǔn)備將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入其中前，將該緩沖區(qū)的值設(shè)為沖區(qū)的值設(shè)為-2-2，表示該緩沖區(qū)正處于被寫(xiě)的狀態(tài)，不允許其他生產(chǎn)者，表示該緩沖區(qū)正處于被寫(xiě)的狀態(tài)，不允許其他生產(chǎn)者訪問(wèn)該緩沖區(qū)訪問(wèn)該緩沖區(qū)生產(chǎn)者將自己的生產(chǎn)者將自己的IDI

25、D號(hào)作為產(chǎn)品編號(hào)寫(xiě)入緩沖區(qū)，方便消費(fèi)者識(shí)別號(hào)作為產(chǎn)品編號(hào)寫(xiě)入緩沖區(qū)，方便消費(fèi)者識(shí)別緩沖區(qū)數(shù)組緩沖區(qū)數(shù)組Buffer_CriticalBuffer_Critical：1-2-1-1.四、程序的實(shí)現(xiàn)四、程序的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.用一個(gè)用一個(gè)自定義結(jié)構(gòu)自定義結(jié)構(gòu)ThreadInfoThreadInfo記錄一條線程的信息，多個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)記錄一條線程的信息，多個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)ThreadInfoThreadInfo數(shù)組。數(shù)組。線程信息數(shù)組線程信息數(shù)組ThreadInfo ThreadInfo ：線程號(hào)serial線程標(biāo)識(shí)（P/C）entity延遲時(shí)間delay請(qǐng)求個(gè)數(shù)n_request請(qǐng)求數(shù)組

26、thread_request.存放請(qǐng)求產(chǎn)品號(hào)的數(shù)組四、程序的實(shí)現(xiàn)四、程序的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.3.通過(guò)如下同步對(duì)象實(shí)現(xiàn)互斥：通過(guò)如下同步對(duì)象實(shí)現(xiàn)互斥：l設(shè)一個(gè)互斥量設(shè)一個(gè)互斥量h_mutexh_mutex，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者在查詢和保留緩沖區(qū)的下一個(gè)空位，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者在查詢和保留緩沖區(qū)的下一個(gè)空位置時(shí)進(jìn)行互斥。置時(shí)進(jìn)行互斥。l每 一 個(gè) 生 產(chǎn) 者 用 一 個(gè) 信 號(hào) 量 與 其 消 費(fèi) 者 同 步 ， 通 過(guò) 設(shè) 置每 一 個(gè) 生 產(chǎn) 者 用 一 個(gè) 信 號(hào) 量 與 其 消 費(fèi) 者 同 步 ， 通 過(guò) 設(shè) 置h_Semaphoreh_SemaphoreMAX_THREAD_NUMMAX_THRE

27、AD_NUM信號(hào)量數(shù)組實(shí)現(xiàn)，表示相應(yīng)產(chǎn)品已經(jīng)生信號(hào)量數(shù)組實(shí)現(xiàn)，表示相應(yīng)產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)。同時(shí)用一個(gè)表示空緩沖區(qū)數(shù)目的信號(hào)量產(chǎn)。同時(shí)用一個(gè)表示空緩沖區(qū)數(shù)目的信號(hào)量empty_semephoreempty_semephore指示是否指示是否存在空位置，以便開(kāi)始下一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。存在空位置，以便開(kāi)始下一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。l每一個(gè)緩沖區(qū)用一個(gè)同步對(duì)象實(shí)現(xiàn)該緩沖區(qū)上消費(fèi)者之間的互斥，通每一個(gè)緩沖區(qū)用一個(gè)同步對(duì)象實(shí)現(xiàn)該緩沖區(qū)上消費(fèi)者之間的互斥，通過(guò)設(shè)置臨界區(qū)對(duì)象數(shù)組過(guò)設(shè)置臨界區(qū)對(duì)象數(shù)組PC_CriticalPC_CriticalMAX_BUFFER_NUMMAX_BUFFER_NUM實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。四、程序的實(shí)現(xiàn)四、

28、程序的實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)環(huán)境：實(shí)驗(yàn)環(huán)境： Windows 2000/XP + Visual C+ 6.0 Windows 2000/XP + Visual C+ 6.0 實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟： 在在VCVC里新建一個(gè)名為里新建一個(gè)名為R_WP1R_WP1的的win32 console applicationwin32 console application工工程。程。 在工程中創(chuàng)建一個(gè)名為在工程中創(chuàng)建一個(gè)名為R_WP1.cppR_WP1.cpp的源文件，輸入源程序代的源文件，輸入源程序代碼。碼。 編譯連接程序，得到編譯連接程序，得到R_WP1.exeR_WP1.exe文件文件, , 然后把給定的然后把給

29、定的test.txttest.txt文件存入文件存入R_WP1R_WP1工程所在目錄下的工程所在目錄下的debugdebug文件夾里。文件夾里。 在在DOSDOS控制臺(tái)里運(yùn)行該程序?？刂婆_(tái)里運(yùn)行該程序。四、程序的實(shí)現(xiàn)四、程序的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)試用例文件實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)試用例文件創(chuàng)建一個(gè)控制臺(tái)進(jìn)程，在此進(jìn)程中創(chuàng)建創(chuàng)建一個(gè)控制臺(tái)進(jìn)程，在此進(jìn)程中創(chuàng)建n n個(gè)線程來(lái)模擬生產(chǎn)者或者消費(fèi)者。這個(gè)線程來(lái)模擬生產(chǎn)者或者消費(fèi)者。這些線程的信息在些線程的信息在“測(cè)試用例文件測(cè)試用例文件”中予以指定。該文件的格式和含義如下：中予以指定。該文件的格式和含義如下： 3 31 P 31 P 32 P 42 P 43 C 4

30、13 C 4 14 P 24 P 25 C 3 1 2 45 C 3 1 2 4說(shuō)明：說(shuō)明：第一行：給出的是程序中設(shè)置的臨界區(qū)的個(gè)數(shù)；其余各行分別描述了一個(gè)生產(chǎn)者或者消費(fèi)者線第一行：給出的是程序中設(shè)置的臨界區(qū)的個(gè)數(shù)；其余各行分別描述了一個(gè)生產(chǎn)者或者消費(fèi)者線程的信息。每行中的數(shù)據(jù)之間用程的信息。每行中的數(shù)據(jù)之間用TabTab鍵分隔。鍵分隔。第一列：線程號(hào)。（不管是消費(fèi)者還是生產(chǎn)者，都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的線程號(hào)）。第一列：線程號(hào)。（不管是消費(fèi)者還是生產(chǎn)者，都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的線程號(hào)）。第二列：第二列：P P生產(chǎn)者，生產(chǎn)者，C C消費(fèi)者。消費(fèi)者。第三列：線程在生產(chǎn)和消費(fèi)前的休眠時(shí)間，單位為秒。設(shè)置這個(gè)參數(shù)的目的是

31、可以通過(guò)調(diào)整這第三列：線程在生產(chǎn)和消費(fèi)前的休眠時(shí)間，單位為秒。設(shè)置這個(gè)參數(shù)的目的是可以通過(guò)調(diào)整這一列參數(shù)，控制開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)和消費(fèi)動(dòng)作的時(shí)間。一列參數(shù)，控制開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)和消費(fèi)動(dòng)作的時(shí)間。如果是生產(chǎn)者，則該行只有三個(gè)字段。如果代表消費(fèi)者，則該行后邊還有若干字段，代表要求如果是生產(chǎn)者，則該行只有三個(gè)字段。如果代表消費(fèi)者，則該行后邊還有若干字段，代表要求消費(fèi)的產(chǎn)品所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)者的線程號(hào)。消費(fèi)的產(chǎn)品所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)者的線程號(hào)。典型測(cè)試用例分析典型測(cè)試用例分析3號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品放到號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品放到0號(hào)緩沖區(qū)單元號(hào)緩沖區(qū)單元4號(hào)消費(fèi)者等待號(hào)消費(fèi)者等待1號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)2號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品放到號(hào)生產(chǎn)者生

32、產(chǎn)產(chǎn)品放到1號(hào)緩沖區(qū)單元號(hào)緩沖區(qū)單元1號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品放到號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品放到2號(hào)緩沖區(qū)單元號(hào)緩沖區(qū)單元 （4號(hào)消費(fèi)者等待號(hào)消費(fèi)者等待1號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)號(hào)生產(chǎn)者生產(chǎn)），），1號(hào)生產(chǎn)者完成生產(chǎn)后號(hào)生產(chǎn)者完成生產(chǎn)后，4號(hào)消費(fèi)者被激活號(hào)消費(fèi)者被激活，此時(shí)，此時(shí)4號(hào)消費(fèi)者所要求的號(hào)消費(fèi)者所要求的1、3、2號(hào)生號(hào)生產(chǎn)者的產(chǎn)品都已經(jīng)放在緩沖區(qū)單元中，所以產(chǎn)者的產(chǎn)品都已經(jīng)放在緩沖區(qū)單元中，所以4號(hào)消費(fèi)者依次號(hào)消費(fèi)者依次進(jìn)行進(jìn)行3個(gè)產(chǎn)品的消費(fèi)。個(gè)產(chǎn)品的消費(fèi)。 消費(fèi)完成后如果沒(méi)有其他的消費(fèi)者請(qǐng)求消費(fèi)該產(chǎn)品，則釋消費(fèi)完成后如果沒(méi)有其他的消費(fèi)者請(qǐng)求消費(fèi)該產(chǎn)品，則釋放該產(chǎn)品所占用的緩沖區(qū)單元。放該產(chǎn)品所占用的緩沖區(qū)單元。

33、同步和互斥同步和互斥-11.生產(chǎn)者請(qǐng)求生產(chǎn)，首先要判斷當(dāng)前緩沖區(qū)中是否有一生產(chǎn)者請(qǐng)求生產(chǎn)，首先要判斷當(dāng)前緩沖區(qū)中是否有一個(gè) 空 的 緩 沖 區(qū) 單 元 ， 設(shè) 置 一 個(gè) 同 步 信 號(hào) 量個(gè) 空 的 緩 沖 區(qū) 單 元 ， 設(shè) 置 一 個(gè) 同 步 信 號(hào) 量empty_semaphore來(lái)表示緩沖區(qū)中空的緩沖區(qū)單元的來(lái)表示緩沖區(qū)中空的緩沖區(qū)單元的數(shù)量，初始值是緩沖區(qū)的數(shù)目。數(shù)量，初始值是緩沖區(qū)的數(shù)目。 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的P操作為（操作為（在生產(chǎn)者進(jìn)程中）：）： 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的V操作為（操作為（在消費(fèi)者進(jìn)程中）：）：同步和互斥同步和互斥-22.在為生產(chǎn)者分配空的緩沖區(qū)單元時(shí)，生產(chǎn)者之間要互斥，設(shè)置一個(gè)

34、互斥信號(hào)量h_mutex來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空的緩沖區(qū)單元的互斥訪問(wèn)。 對(duì)應(yīng)的P操作為： 對(duì)應(yīng)的V操作為：同步和互斥同步和互斥-33.對(duì)于每一個(gè)生產(chǎn)者，生產(chǎn)完產(chǎn)品后要告訴消費(fèi)者生產(chǎn)已經(jīng)完成，使它生產(chǎn)的產(chǎn)品可以被多個(gè) 消 費(fèi) 者 使 用 ， 設(shè) 置 一 個(gè) 同 步 信 號(hào) 量h_Semaphore來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的同步。 對(duì)應(yīng)的P操作為（在消費(fèi)者進(jìn)程中）： 對(duì)應(yīng)的V操作為（在生產(chǎn)者進(jìn)程中）：同步和互斥同步和互斥-3 信號(hào)量數(shù)組h_Semaphore初始化為0，最大值是線程的實(shí)際數(shù)目，消費(fèi)者在消費(fèi)相應(yīng)的產(chǎn)品時(shí)，先要對(duì)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)者的信號(hào)量進(jìn)行測(cè)試，看生產(chǎn)者是否已經(jīng)生產(chǎn)此產(chǎn)品，如果生產(chǎn)則消費(fèi)，如果沒(méi)有生產(chǎn)

35、則等待（如果一直等待有可能會(huì)出現(xiàn)死鎖），為了不出現(xiàn)死鎖，可將等待的最長(zhǎng)時(shí)間設(shè)為5秒，如果超時(shí)則認(rèn)為出現(xiàn)死鎖，此時(shí)放棄對(duì)此產(chǎn)品的消費(fèi)，進(jìn)而消費(fèi)下一個(gè)沒(méi)有消費(fèi)的產(chǎn)品。 生產(chǎn)者生產(chǎn)了產(chǎn)品時(shí)，為對(duì)應(yīng)的信號(hào)量一次增加的值是線程的實(shí)際數(shù)目n_Thread，因此同一個(gè)產(chǎn)品最多允許n_Thread個(gè)消費(fèi)者消費(fèi)。同步和互斥同步和互斥-44.消費(fèi)者和消費(fèi)者之間的互斥： 緩沖區(qū)是一個(gè)臨界資源，每一次只允許一個(gè)消費(fèi)者進(jìn)入到某一個(gè)緩沖區(qū)單元消費(fèi)產(chǎn)品，設(shè)置一個(gè)臨界區(qū)數(shù)組PC_Critical來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)緩沖區(qū)的互斥訪問(wèn)。 對(duì)應(yīng)的P操作（進(jìn)入臨界區(qū)）： 對(duì)應(yīng)的V操作（離開(kāi)臨界區(qū)）：l 要求：要求： 分析程序結(jié)構(gòu)，看懂源程序，把

36、程序調(diào)通；分析程序結(jié)構(gòu)，看懂源程序，把程序調(diào)通； 自己設(shè)計(jì)不同的測(cè)試用例，分析、觀察程序運(yùn)行的自己設(shè)計(jì)不同的測(cè)試用例，分析、觀察程序運(yùn)行的結(jié)果（程序運(yùn)行的結(jié)果和分析要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫(xiě)出結(jié)果（程序運(yùn)行的結(jié)果和分析要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫(xiě)出來(lái)）；來(lái)）； 在某些情況下會(huì)出現(xiàn)死鎖，修改程序，解決死鎖。在某些情況下會(huì)出現(xiàn)死鎖，修改程序，解決死鎖。每個(gè)同學(xué)交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（每個(gè)同學(xué)交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（11.111.1號(hào)之前交）號(hào)之前交）解決生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型解決生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型中的死鎖問(wèn)題中的死鎖問(wèn)題死鎖例子死鎖例子 消費(fèi)者C請(qǐng)求3號(hào)產(chǎn)品而等待，而生產(chǎn)3號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)者3因請(qǐng)求空緩沖區(qū)而等待（緩沖區(qū)滿），相互等待，出

37、現(xiàn)死鎖。死鎖分析 源程序中之所以會(huì)產(chǎn)生死鎖，是因?yàn)樵闯绦蛑兄詴?huì)產(chǎn)生死鎖，是因?yàn)橄M(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)是按次序執(zhí)行的是按次序執(zhí)行的，當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)的產(chǎn)品占滿緩沖區(qū)，緩沖，當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)的產(chǎn)品占滿緩沖區(qū)，緩沖區(qū)中卻沒(méi)有消費(fèi)者所需要的產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者等待，同時(shí)其區(qū)中卻沒(méi)有消費(fèi)者所需要的產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者等待，同時(shí)其他生產(chǎn)者因得不到緩沖區(qū)而被阻塞，因此造成了死鎖。他生產(chǎn)者因得不到緩沖區(qū)而被阻塞，因此造成了死鎖。 如果，如果，讓消費(fèi)者在當(dāng)前沒(méi)有所需產(chǎn)品的情況下先跳過(guò)該產(chǎn)讓消費(fèi)者在當(dāng)前沒(méi)有所需產(chǎn)品的情況下先跳過(guò)該產(chǎn)品，而去消費(fèi)下一個(gè)要消費(fèi)的產(chǎn)品品，而去消費(fèi)下一個(gè)要消費(fèi)的產(chǎn)品，如此進(jìn)行下去，緩沖，如

38、此進(jìn)行下去，緩沖區(qū)中的產(chǎn)品肯定是消費(fèi)者所需的某個(gè)產(chǎn)品。消費(fèi)后，緩沖區(qū)中的產(chǎn)品肯定是消費(fèi)者所需的某個(gè)產(chǎn)品。消費(fèi)后，緩沖區(qū)得以釋放，其他生產(chǎn)者也可繼續(xù)運(yùn)行。然后再循環(huán)消費(fèi)區(qū)得以釋放，其他生產(chǎn)者也可繼續(xù)運(yùn)行。然后再循環(huán)消費(fèi)消費(fèi)者所需的產(chǎn)品，直到進(jìn)程結(jié)束即可。消費(fèi)者所需的產(chǎn)品，直到進(jìn)程結(jié)束即可。死鎖分析 用上述解決死鎖的方案，既然消費(fèi)者得不到用上述解決死鎖的方案，既然消費(fèi)者得不到3號(hào)生產(chǎn)者的產(chǎn)品，號(hào)生產(chǎn)者的產(chǎn)品，可跳過(guò)此產(chǎn)品可跳過(guò)此產(chǎn)品，先去消費(fèi)，先去消費(fèi)下一個(gè)（即下一個(gè)（即1號(hào)）生產(chǎn)者的產(chǎn)品，此時(shí)緩沖區(qū)號(hào)）生產(chǎn)者的產(chǎn)品，此時(shí)緩沖區(qū)中存在中存在1號(hào)生產(chǎn)者的產(chǎn)品，因此可以消費(fèi)，消號(hào)生產(chǎn)者的產(chǎn)品，因此可以

39、消費(fèi)，消費(fèi)后相應(yīng)的緩沖區(qū)得到釋放，費(fèi)后相應(yīng)的緩沖區(qū)得到釋放，3號(hào)生產(chǎn)者得到號(hào)生產(chǎn)者得到緩沖區(qū)而不必阻塞。然后消費(fèi)者循環(huán)消費(fèi)所緩沖區(qū)而不必阻塞。然后消費(fèi)者循環(huán)消費(fèi)所需的產(chǎn)品即可，直到整個(gè)進(jìn)程的結(jié)束。需的產(chǎn)品即可，直到整個(gè)進(jìn)程的結(jié)束。 顯然死鎖問(wèn)題被解決了。顯然死鎖問(wèn)題被解決了。解決死鎖的基本思路解決死鎖的基本思路 改變消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)順序改變消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)順序，為等待消費(fèi)，為等待消費(fèi)的產(chǎn)品信號(hào)量的產(chǎn)品信號(hào)量設(shè)一個(gè)最大等待時(shí)間，當(dāng)?shù)却O(shè)一個(gè)最大等待時(shí)間，當(dāng)?shù)却瑫r(shí)時(shí)，就認(rèn)為出現(xiàn)了死鎖超時(shí)時(shí)，就認(rèn)為出現(xiàn)了死鎖，此時(shí)暫時(shí)放棄，此時(shí)暫時(shí)放棄對(duì)本產(chǎn)品的消費(fèi)，轉(zhuǎn)而消費(fèi)下一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)對(duì)本產(chǎn)品的消費(fèi)，轉(zhuǎn)而

40、消費(fèi)下一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)再次對(duì)導(dǎo)致死鎖的那個(gè)產(chǎn)品有消費(fèi)請(qǐng)求時(shí)，再次對(duì)導(dǎo)致死鎖的那個(gè)產(chǎn)品有消費(fèi)請(qǐng)求時(shí)，一般來(lái)說(shuō)已經(jīng)有空的緩沖區(qū)了，生產(chǎn)者已經(jīng)一般來(lái)說(shuō)已經(jīng)有空的緩沖區(qū)了，生產(chǎn)者已經(jīng)生產(chǎn)了此產(chǎn)品，可以立即消費(fèi)，如果還沒(méi)有生產(chǎn)了此產(chǎn)品，可以立即消費(fèi)，如果還沒(méi)有生產(chǎn)，可以等到下一輪再請(qǐng)求，必有可以消生產(chǎn)，可以等到下一輪再請(qǐng)求，必有可以消費(fèi)的時(shí)候，因此不會(huì)死鎖。費(fèi)的時(shí)候，因此不會(huì)死鎖。對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）/循環(huán)進(jìn)行所需產(chǎn)品的消費(fèi)for(i=0;counter!=0;i=(i+1)%m_requestNum)/增加了一個(gè)新的變量counter，初始值為請(qǐng)求的個(gè)數(shù)

41、，counter=m_requestNum;if(m_thread_requesti=-1)/消費(fèi)請(qǐng)求已經(jīng)得到滿足continue;/請(qǐng)求消費(fèi)產(chǎn)品printf(“Consumer%2drequesttoconsume%2dproduct.n,m_serial,m_thread_requesti);/如果對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)者沒(méi)有生產(chǎn)，則等待有限的時(shí)間（例如5秒），超時(shí)后退出該產(chǎn)品的等待，轉(zhuǎn)去消費(fèi)下一個(gè)產(chǎn)品wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_Semaphorem_thread_requesti,5000);if(wait_for_semaphore=WAIT_

42、TIMEOUT)printf(“Consumer%2dcanntconsume%2dproductnowandbegintocomsumethenextproduct.n”,m_serial,m_thread_requesti);continue;對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）/查詢要消費(fèi)的產(chǎn)品放在哪一個(gè)緩沖區(qū)中intBufferPos=FindBufferPosition(m_thread_requesti);/開(kāi)始進(jìn)行具體緩沖區(qū)的消費(fèi)處理，讀和讀在該緩沖區(qū)上仍然是互斥的；/進(jìn)入臨界區(qū)后執(zhí)行消費(fèi)動(dòng)作；并在完成此次請(qǐng)求后，通知另外的消費(fèi)者本處請(qǐng)求已經(jīng)滿

43、足；同時(shí)如果對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品使用完畢，就將相應(yīng)緩沖區(qū)清空，并增加代表空緩沖區(qū)的信號(hào)量；EnterCriticalSection(&PC_CriticalBufferPos);printf(“Consumer%2dbegintoconsume%2dproduct.n,m_serial,m_thread_requesti);(ThreadInfo*)(p)-thread_requesti=-1;counter-;對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）對(duì)源程序的改進(jìn)（對(duì)消費(fèi)者進(jìn)程的改進(jìn)）if(!IfInOtherRequest(m_thread_requesti)Buffer_CriticalBuf

44、ferPos=-1;/標(biāo)記緩沖區(qū)為空；printf(“Consumer%2dfinishconsuming%2dproduct.n,m_serial,m_thread_requesti);printf(position%2d:%3dn,BufferPos,Buffer_CriticalBufferPos);ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL);/使空緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)加1elseprintf(Consumer%2dfinishconsumingproduct%2dn,m_serial,m_thread_requesti);/離開(kāi)臨界區(qū)LeaveCritic

45、alSection(&PC_CriticalBufferPos);1 1、預(yù)習(xí)要求：、預(yù)習(xí)要求： 存儲(chǔ)管理的基本方法。存儲(chǔ)管理的基本方法。2 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?（1 1） 理解內(nèi)存管理機(jī)制，掌握頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；理解內(nèi)存管理機(jī)制，掌握頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；（2 2） 掌握掌握 Windows Windows 環(huán)境下內(nèi)存管理的基本環(huán)境下內(nèi)存管理的基本APIAPI。3 3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求：、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求： 按照按照操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)二的要求，設(shè)計(jì)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)二的要求，設(shè)計(jì)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康? 1理解內(nèi)存分配原理，特別是頁(yè)式虛擬內(nèi)存分配（理解內(nèi)

46、存分配原理，特別是頁(yè)式虛擬內(nèi)存分配（4.4 4.4 請(qǐng)求分請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理）方法。頁(yè)存儲(chǔ)管理）方法。2 2了解了解Windows 2000/XPWindows 2000/XP的內(nèi)存管理機(jī)制，掌握頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)的內(nèi)存管理機(jī)制，掌握頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。技術(shù)。3 3掌握掌握Windows 2000/XPWindows 2000/XP中內(nèi)存管理基本中內(nèi)存管理基本APIAPI的使用方法。的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在程序中，用一個(gè)在程序中，用一個(gè)線程模擬線程模擬各種虛存活動(dòng)，如虛存的保留各種虛存活動(dòng)，如虛存的保留、提交等。、提交等。用一個(gè)用一個(gè)監(jiān)控線程監(jiān)控線程實(shí)時(shí)監(jiān)

47、控系統(tǒng)當(dāng)前的虛存操作，并在控制實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前的虛存操作，并在控制臺(tái)輸出虛存操作信息。要求監(jiān)控線程與模擬虛存活動(dòng)的線程臺(tái)輸出虛存操作信息。要求監(jiān)控線程與模擬虛存活動(dòng)的線程保持同步，即模擬線程出現(xiàn)模擬活動(dòng)，監(jiān)控線程應(yīng)立即監(jiān)控保持同步，即模擬線程出現(xiàn)模擬活動(dòng)，監(jiān)控線程應(yīng)立即監(jiān)控到該活動(dòng)的信息。到該活動(dòng)的信息。在用監(jiān)控線程監(jiān)控內(nèi)存活動(dòng)的同時(shí)，匯報(bào)整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的在用監(jiān)控線程監(jiān)控內(nèi)存活動(dòng)的同時(shí)，匯報(bào)整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用情況。使用情況。2 2實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求學(xué)習(xí)并理解學(xué)習(xí)并理解WindowsWindows中的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；中的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；學(xué)習(xí)了解虛存頁(yè)面的狀態(tài)及操作；學(xué)習(xí)了解虛存頁(yè)面的狀態(tài)及操作；熟悉實(shí)驗(yàn)

48、環(huán)境，掌握相關(guān)熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，掌握相關(guān)APIAPI的使用方法；的使用方法；設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)虛存活動(dòng)的模擬及監(jiān)控；設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)虛存活動(dòng)的模擬及監(jiān)控；提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。三、相關(guān)知識(shí)介紹三、相關(guān)知識(shí)介紹1 1WindowsWindows中的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)中的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)Windows 2000/XPWindows 2000/XP作為作為3232位操作系統(tǒng)，提供位操作系統(tǒng)，提供3232位虛地址，每個(gè)位虛地址，每個(gè)進(jìn)程虛地址空間最多進(jìn)程虛地址空間最多4GB4GB，其中，其中2GB2GB為進(jìn)程的私有空間（為進(jìn)程的私有空間（用戶可以訪問(wèn)），操作系統(tǒng)占用剩下的用戶可以訪問(wèn)），操作系統(tǒng)占用剩下的2GB2G

49、B。Windows 2000/XPWindows 2000/XP以頁(yè)為單位進(jìn)行虛擬內(nèi)存的分配以頁(yè)為單位進(jìn)行虛擬內(nèi)存的分配，WindowsWindows利用利用頁(yè)面文件（頁(yè)面文件（pagefile.syspagefile.sys）來(lái)實(shí)現(xiàn)物理內(nèi)存的擴(kuò)來(lái)實(shí)現(xiàn)物理內(nèi)存的擴(kuò)展。需要時(shí)，將數(shù)據(jù)從頁(yè)面文件移到內(nèi)存，或者將數(shù)據(jù)從內(nèi)存展。需要時(shí)，將數(shù)據(jù)從頁(yè)面文件移到內(nèi)存，或者將數(shù)據(jù)從內(nèi)存移到頁(yè)面文件以便釋放內(nèi)存空間。移到頁(yè)面文件以便釋放內(nèi)存空間。頁(yè)面文件和內(nèi)存構(gòu)成頁(yè)面文件和內(nèi)存構(gòu)成“虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存”/ /地址空間地址空間/ /虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器/ /虛虛擬空間。擬空間。三、相關(guān)知識(shí)介紹三、相關(guān)知識(shí)介紹2.2

50、.虛擬頁(yè)面的狀態(tài)虛擬頁(yè)面的狀態(tài) (1) (1) 頁(yè)面的種類頁(yè)面的種類 每個(gè)進(jìn)程的虛擬地址空間中的頁(yè)面狀態(tài)可以分為每個(gè)進(jìn)程的虛擬地址空間中的頁(yè)面狀態(tài)可以分為3 3種：種：提交頁(yè)面：已經(jīng)分得內(nèi)存塊的虛擬頁(yè)面；提交頁(yè)面：已經(jīng)分得內(nèi)存塊的虛擬頁(yè)面；保留頁(yè)面：邏輯頁(yè)面已經(jīng)分配，但還沒(méi)有分配內(nèi)存塊；保留頁(yè)面：邏輯頁(yè)面已經(jīng)分配，但還沒(méi)有分配內(nèi)存塊；空閑頁(yè)面：可以保留或者提交的可用頁(yè)面?？臻e頁(yè)面：可以保留或者提交的可用頁(yè)面。三、相關(guān)知識(shí)介紹三、相關(guān)知識(shí)介紹2.2.虛擬頁(yè)面的狀態(tài)虛擬頁(yè)面的狀態(tài) (2) (2) 頁(yè)面的操作頁(yè)面的操作 保留：保留進(jìn)程的虛擬地址空間，但不分配物理存儲(chǔ)空間；保留：保留進(jìn)程的虛擬地址空間

51、，但不分配物理存儲(chǔ)空間；提交：在內(nèi)存中為進(jìn)程的虛擬地址空間分配物理存儲(chǔ)空間；提交：在內(nèi)存中為進(jìn)程的虛擬地址空間分配物理存儲(chǔ)空間；回收回收/ /除配：釋放物理內(nèi)存空間，但是虛擬地址空間仍然保留；除配：釋放物理內(nèi)存空間，但是虛擬地址空間仍然保留；釋放：將物理內(nèi)存空間和虛擬地址空間全部釋放；釋放：將物理內(nèi)存空間和虛擬地址空間全部釋放；加鎖：對(duì)已經(jīng)提交的頁(yè)面進(jìn)行加鎖操作或者對(duì)已經(jīng)加鎖的頁(yè)面加鎖：對(duì)已經(jīng)提交的頁(yè)面進(jìn)行加鎖操作或者對(duì)已經(jīng)加鎖的頁(yè)面進(jìn)行解鎖。進(jìn)行解鎖。三、相關(guān)知識(shí)介紹三、相關(guān)知識(shí)介紹3.3.存儲(chǔ)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)：存儲(chǔ)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)：MEMORYSTATUS Structure MEMORYST

52、ATUS Structure 該結(jié)構(gòu)體用來(lái)表示系統(tǒng)當(dāng)前的虛擬內(nèi)該結(jié)構(gòu)體用來(lái)表示系統(tǒng)當(dāng)前的虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存的狀態(tài)信息。函數(shù)存和物理內(nèi)存的狀態(tài)信息。函數(shù)GlobalMemoryStatusGlobalMemoryStatus從該結(jié)構(gòu)從該結(jié)構(gòu)體中獲取數(shù)據(jù)。體中獲取數(shù)據(jù)。Syntax：typedefstruct_MEMORYSTATUSDWORDdwLength;DWORDdwMemoryLoad;/物理內(nèi)存使用負(fù)荷（百分?jǐn)?shù)表示，當(dāng)前物理內(nèi)存已被占用多少）SIZE_TdwTotalPhys;/物理內(nèi)存總數(shù)SIZE_TdwAvailPhys;/可用物理內(nèi)存數(shù)SIZE_TdwTotalPageFile;

53、/頁(yè)面文件總數(shù)SIZE_TdwAvailPageFile;/可用頁(yè)面文件數(shù)SIZE_TdwTotalVirtual;/虛存空間總數(shù)：2GSIZE_TdwAvailVirtual;/可用虛存空間數(shù)MEMORYSTATUS,*LPMEMORYSTATUS;三、相關(guān)知識(shí)介紹三、相關(guān)知識(shí)介紹MEMORYSTATUS StructureMEMORYSTATUS Structure該函數(shù)詳細(xì)用法可以參考下面該函數(shù)詳細(xì)用法可以參考下面MSDNMSDN在線幫助：在線幫助：http:/ Structure MEMORY_BASIC_INFORMATION Structure 該結(jié)構(gòu)體表示進(jìn)程在某該結(jié)構(gòu)體表示進(jìn)程

54、在某一個(gè)具體的虛擬地址空間的頁(yè)面狀態(tài)信息。一個(gè)具體的虛擬地址空間的頁(yè)面狀態(tài)信息。typedefstruct_MEMORY_BASIC_INFORMATIONPVOIDBaseAddress;PVOIDAllocationBase;DWORDAllocationProtect;SIZE_TRegionSize;DWORDState;/頁(yè)面狀態(tài)DWORDProtect;/頁(yè)面保護(hù)屬性DWORDType;MEMORY_BASIC_INFORMATION,*PMEMORY_BASIC_INFORMATION;MSDNMSDN在線幫助：在線幫助： http:/ http:/ (1) _(1) _begi

55、nthreadexbeginthreadex函數(shù)：創(chuàng)建新線程（在本實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)建了函數(shù)：創(chuàng)建新線程（在本實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)建了2 2個(gè)線程：個(gè)線程：simulatorsimulator模擬線程和模擬線程和inspectorinspector監(jiān)控線程）監(jiān)控線程）(2) Sleep(2) Sleep函數(shù)：使當(dāng)前線程休眠函數(shù)：使當(dāng)前線程休眠(3) (3) VirtualAllocVirtualAlloc函數(shù)函數(shù)：保留或提交某一范圍的虛擬地址：保留或提交某一范圍的虛擬地址(4) (4) VirtualFreeVirtualFree函數(shù)：解除已被提交的虛存，或釋放被保留函數(shù)：解除已被提交的虛存，或釋放被保留/ /

56、提交的進(jìn)程虛擬地址空間提交的進(jìn)程虛擬地址空間(5) (5) VirtualProtectVirtualProtect函數(shù)：改變虛擬內(nèi)存頁(yè)的保護(hù)方式函數(shù)：改變虛擬內(nèi)存頁(yè)的保護(hù)方式(6) (6) VirtualLockVirtualLock和和VirtualUnlockVirtualUnlock函數(shù)：鎖定或解鎖虛擬內(nèi)存函數(shù)：鎖定或解鎖虛擬內(nèi)存頁(yè)頁(yè) (7) (7) VirtualQueryVirtualQuery函數(shù)：查詢進(jìn)程的虛擬內(nèi)存函數(shù)：查詢進(jìn)程的虛擬內(nèi)存 (8) (8) GlobalMemoryStatusGlobalMemoryStatus函數(shù)：獲取程序存儲(chǔ)空間的使用狀況函數(shù)：獲取程序存儲(chǔ)空間的使用狀況以及系統(tǒng)的使用情況信息