实验四-同步与互斥-Linux实验报告

实验四同步与互斥

【实验目的和要求】

1、掌握进程（线程）的同步与互斥。

2、掌握生产者消费者问题的实现方法。

3、掌握多线程编程方法。

【实验内容】

实现生产者消费者问题

1、有一个仓库，生产者负责生产产品，并放入仓库，消费者会从仓库中拿走产品(消费)。

2、仓库中每次只能入一个(生产者或消费者)。

3、仓库中可存放产品的数量最多10个,当仓库放满时，生产者不能再放入产品。

4、当仓库空时，消费者不能从中取出产品。

5、生产、消费速度不同。

【实验原理】

1、信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1，信号量empty

和full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数，信号量empty初始化为n，信号量full初始化为0。

2、定义如下结构及数据：

定义缓冲区内的数据类型：typedef int buffer_item;

缓冲区：buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];

对缓冲区操作的变量：int in,out;

信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求：pthread_mutex_t mutex;

信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数：sem_t empty,full;可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度：int pro_speed,con_speed; 对缓冲区操作的自增函数：#define inc(k)if(k

3、并定义了如下实现问题的函数模块：

将生产的产品放入缓冲区：int insert_item(buffer_item item)

从缓冲区内移走一个产品：int remove_item(buffer_item*item)

生产者进程：void*producer(void*param)

消费者进程：void*consumer(void*param)

生产者结构进程消费者结构进程

【程序代码】

//sx.c

#include

#include

#include

#include

#include

#define inc(k) if(k

#define BUFFER_SIZE 10//缓冲区的大小

typedef int buffer_item;//定义缓冲区内的数据类型

buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];//缓冲区

int in,out;//对缓冲区操作的变量

pthread_mutex_t mutex;//信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求sem_t empty,full;//信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数int pro_speed,con_speed;//可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度int insert_item(buffer_item item)

{//将生产的产品放入缓冲区

buffer[in]=item;

printf("******insert缓冲池第%d号******\n",in);

inc(in);

}

int remove_item(buffer_item *item)

{//从缓冲区内移走一个产品

*item = buffer[out];

printf("******remove缓冲池第%d号******\n",out);

inc(out);

}

void *producer(void *param)

{//生产者进程

buffer_item item;

int num = 0;

while(1)

{

sleep(rand()%(16-pro_speed));

printf("\n******第%d次生产******\n",++num);

printf("******等待empty信号******\n");

sem_wait(&empty);

printf("******等待解锁******\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

printf("******上锁，准备生产******\n");

item = rand()%1000+1;

printf("******生产产品%d*******\n",item);

insert_item(item);

printf("*******解锁******\n");

printf("******第%d次生产结束*******\n\n",num); pthread_mutex_unlock(&mutex);

sem_post(&full);

}

}

void *consumer(void *param)

{//消费者进程

buffer_item item;

int num = 0;

while(1){

sleep(rand()%(16-con_speed));

printf("\n******第%d次消费*****\n",++num); printf("******等待full信号******\n");

sem_wait(&full);

printf("******等待解锁******\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

printf("******上锁，准备消费******\n");

remove_item(&item);

pthread_mutex_unlock(&mutex);

sem_post(&empty);

printf("******消费产品%d*******\n",item);

printf("*******解锁******\n");

printf("******第%d次消费结束*******\n\n",num); }

}

int main()//主函数

{

pthread_t tid1,tid2;

pthread_attr_t attr1,attr2;

srand(time(NULL));

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化

sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);

sem_init(&full,0,0);

in=0;

out=0;

printf("***********************\n");

printf("********开始！***********\n");

printf("***********************\n");

printf("生产者速度(1-15):\n");

scanf("%d",&pro_speed);

printf("消费者速度(1-15):\n");

scanf("%d",&con_speed);

pthread_attr_init(&attr1);

pthread_create(&tid1,&attr1,producer,NULL);

pthread_attr_init(&attr2);

pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);

sleep(100);

printf("*******程序over*******\n");

return 0;

}

【实验步骤】

编写程序代码gedit sx.c,再对代码进行编译gcc sx.c –o sx –lpthread，编译无错误，进行运行./sx，根据提示要求进行填写生产者和消费速度，观察消费者和生产者进程。

【实验结果】