實驗二 生產(chǎn)者消費者問題

電子科技大學(xué)信息與軟件學(xué)院實驗報告（實驗）課程名稱計算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)生姓名康彪學(xué)生學(xué)號電子科技大學(xué)教務(wù)處制表7、實驗及結(jié)果分析:能夠正確模擬生產(chǎn)者和消費者模型，對緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫操作。生產(chǎn)者消費者問題 1生產(chǎn)者2消費者4緩沖區(qū)--byMoreldindows(http：)--生產(chǎn)者在緩沖池第。個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)1生產(chǎn)者在緩沖池第1個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)2生產(chǎn)者在緩沖池第2個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)3編號為420的消費者從緩沖池中第0個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)1生產(chǎn)者在緩沖池第3個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)4編號為3520的消費者從緩沖池中第1個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)2編號為3520的酒費者從度沖池中第2個度沖區(qū)取出數(shù)據(jù)3生產(chǎn)者在緩沖池第0個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)5編號為420的消費者從緩沖池中第3個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)"生產(chǎn)者在緩沖池第1個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)6編號為352。的消費者從緩沖池中第。個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)5生產(chǎn)者在緩沖池第2個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)7編號為42。的消費者從緩沖池中第1個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)6生產(chǎn)者在緩沖池第3個緩沖區(qū)中投放數(shù)據(jù)8生產(chǎn)者完成任務(wù),線程結(jié)束運行編號為3520的消費者從緩沖池中第2個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)7編號為420的消費者從緩沖池中第3個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)8編號為420的消費者收到通知，線程結(jié)束運行編號為352。的消費者從緩沖池中第3個緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)8編號為3520的消費者收到通知，線程結(jié)束運行Pressangkeytocontinue.8、實驗結(jié)論、心得體會和改進(jìn)建議:本次實驗是關(guān)于生產(chǎn)者與消費者之間互斥和同步的問題。問題的是指是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(dāng)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)驗問題，通過此原理舉一反三可以解決其他類似的問題。通過本實驗設(shè)計，我們對操作系統(tǒng)的P、V進(jìn)一步的認(rèn)識，深入的了解PV操作的實質(zhì)和其重要性。課本的理論知識進(jìn)一步闡述了現(xiàn)實中的實際問題。2、實驗學(xué)時：23、實驗內(nèi)容和目的：實驗?zāi)康模和ㄟ^本實驗掌握進(jìn)程間的同步和互斥機(jī)制的使用。實驗內(nèi)容：1、有一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品，并將這些產(chǎn)品提供給消費者進(jìn)程去消費。為使生產(chǎn)者進(jìn)程與消費者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行，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)程從文件中讀取一個數(shù)據(jù)，并將它存放到一個緩沖區(qū)中；消費者進(jìn)程從一個緩沖區(qū)中取走數(shù)據(jù)，并輸出此數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者和消費者之間必須保持同步原則：不允許消費者進(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)程向一個已裝滿產(chǎn)品且尚未被取走的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品。2、創(chuàng)建3進(jìn)程（或者線程）作為生產(chǎn)者，4個進(jìn)程（或者線程）作為消費者。創(chuàng)建一個文件作為數(shù)據(jù)源，文件中事先寫入一些內(nèi)容作為數(shù)據(jù)。3、生產(chǎn)者和消費者進(jìn)程（或者線程）都具有相同的優(yōu)先級。4、實驗原理：利用進(jìn)程間共享的信號量、互斥鎖等控制線程的同步。相關(guān)函數(shù)說明：信號量sem_tsemjnit信號量初始化）、sem_wait（信號量值減一）、sem_post（信號量值加一）互斥量（線程）pthread_mutex_tpthread_mutex_init（互斥量初始化）pthread_mutexJock（互斥量加鎖）pthread_mutex_unlock（互斥量解鎖）線程和進(jìn)程pthread_t（線程）pid_t（進(jìn)程）pthread_create（創(chuàng)建線程）fork（創(chuàng)建進(jìn)程）pthreadjoin（等待線程結(jié)束）waitpid（停止目前進(jìn)程的執(zhí)行，直到有信號來到或子進(jìn)程結(jié)束）(1)學(xué)生每人一臺PC,安裝WindowsXP^OOO操作系統(tǒng)。(2)局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。(3)個人PC安裝VMware虛擬機(jī)和Ubuntu系統(tǒng)。6、實驗步驟：.算法思想生產(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(dāng)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(dāng)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。.流程圖否生產(chǎn)者向隊列中寫入一個新元素項否生產(chǎn)者向隊列中寫入一個新元素項.程序代碼#include<windows.h>#include<iostream.h>#include<fstream.h>#include<string.h>#include<conio.h>〃聲明所需變量intin=O;intout=0;HANDLEh_Thread[20];//線程數(shù)組HANDLEempty_Semaphore;〃表示空緩沖區(qū)的信號量HANDLEfull_Semaphore;〃表示空緩沖區(qū)的信號量HANDLEmutex;structdata(intID;〃序號chartype;〃類型，是生產(chǎn)者還是消費者,porcdoubledelay;〃線程延遲的時間，對應(yīng)生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品的時間或消費者消費產(chǎn)品的時間)；dataThreadlnfo[20];〃線程信息數(shù)組intlength;〃線程信息數(shù)組中實際的線程個數(shù)voidProduce(void*p);〃生產(chǎn)者進(jìn)程voidConsume(void*p);〃消費者進(jìn)程voidinput(void);intmain(void)(input();〃初始化臨界區(qū)對象//lnitializeCriticalSection(&PC_Critical);empty_Semaphore=CreateSemaphore(NULLz10/10,NULL);full_Semaphore=CreateSemaphore(NULL,0,10,NULL);mutex=::CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);cout<<”下面生產(chǎn)者和消費者開始工作!!”<<endl;cout?endl;〃創(chuàng)建生產(chǎn)者和消費者線程for(inti=O;i(if(Threadlnfo[i].type=='p')h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Produce),&(Threadlnfo[i]),0,NULL);elseif(Threadlnfo[i].type==,c')h_Thread[i]=CreateThread(NULL,07(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consume),&(Threadlnfo[i]),0,NULL);)〃主程序等待各個線程的動作結(jié)束WaitForMultipleObjects(length,h_Thread,TRUE,-l);cout?endl;::Sleep(100);cout<<“所有的生產(chǎn)者和消費者都完成了它們的工作!!”<<endl?endl;return0;//〃生產(chǎn)者進(jìn)程*T* *T* *i* “T，^T* ，T■，T■*T**T* *T**T*，T-voidProduce(void*p)(〃局部變量聲明intmyjd;doublemy_delay;〃從線程信息數(shù)組中獲得信息my_id=((data*)(p))->ID;my_delay=((data*)(p))->delay;〃開始請求生產(chǎn)WaitForSingleObject(empty_Semaphore,-l);::WaitForSingleObject(mutex,-l);//EnterCriticalSection(&PC_Critical);cout""生產(chǎn)者”<vmyjd<<“發(fā)出生產(chǎn)請求。"<<endl;cout?endl;cout<<“生產(chǎn)者“<<myjd<<"生產(chǎn)"?endl;in=(in+l);Sleep(my_delay*10);cout<<“生產(chǎn)者完成了生產(chǎn)?！?lt;<endl<<endl;//LeaveCriticalSection(&PC_Critical);ReleaseSemaphore(full_Semaphore,l/NULL);::ReleaseMutex(mutex);Kf4tli4_t|^fa〃消費者進(jìn)程voidConsume(void*p)〃局部變量聲明intmyjd;doublemy_delay;〃從線程信息數(shù)組中獲得信息my_id=((data*)(p))->ID;my_delay=((data*)(p))->delay;〃開始請求消費WaitForSingleObject(full_Semaphore,-l);::WaitForSingleObject(mutex,-l);//EnterCriticalSection(&PC_Critical);cout<<“消費者"<<my_id<〈”發(fā)出消費請求。"<<endl;cout?endl;cout<<”消費者,,<<myjd<<,'消費"?endl;out=(out+l);Sleep(my_delay*10);cout<<“消費者完成了消費。"<<endl?endl;//LeaveCriticalSection(&PC_Critical)ReleaseSemaphore(empty_Semaphore,l,NULL);::ReleaseMutex(mutex)〃輸入進(jìn)程信息的函數(shù)voidinput(void)(〃定義局部變量intid;charch;doubletime;intk=0;cout<<”********請輸入線程信息："?encll;cout<<“********線程ID;"?endl;cout<<”********線程的類型(生產(chǎn)者線程，還是消費者線程,P代表生產(chǎn)者，C代表消費者);"?endl;cout<<“********線程延遲時間?！?lt;<endl;coutvv"********線程ID為0時結(jié)束線程信息的輸入!!”<<endl<<endl;while(id!=0)(cout?"pleaseinputathreadID."?endl;cin?id;Threadlnfo[k].ID=id;if(id==O)break;cout?"pleaseinputathreadtype."?endl;cin?ch;Threadlnfo[k].type=c