北邮操作系统进程同步实验报告及源代码

进程管理实验报告

1．实验目的：

（1）理解进程/线程同步的方法，学会运用进程/线程同步的方法解决实际问题；（2）了解windows系统或unix/linux系统下中信号量的使用方法。

2．实验内容

编写一个有关生产者和消费者的程序：每个生产者每次生产一个产品存入仓库，每个消费者每次从仓库中取出一个产品进行消费，仓库大小有限，每次只能有一个生产者或消费者访问仓库。要求:采用信号量机制。

3、环境说明

本实验是在win7环境下使用dev编译器实现的，采用Win API的信号量机制。

4、程序设计说明

该程序根据教材中的消费者生产者问题编写的，使用了教材中提供的框架思

路以及库函数，使用CreateThread建立新的线程，使用CreateMutex创建一

个互斥信号量，使用CreateSemaphore创建信号量，使用ReleaseMutex释放

线程的互斥信号量，使用ReleaseSemaphore对指定的信号量增加指定的值，

使用WaitForSingleObject等待空位，使用CloseHandle在操作结束后关闭线程

和信号量。

在这个程序里我设计了三个函数：

Int main（）是主函数，其中包含了缓冲区大小的设置，生产者消费者发出请求等内容以及线程创建等内容

DWORD WINAPI producer(LPVOID lpPara)是生产者等待缓冲区的使用权并对缓冲区进行操作

DWORD WINAPI consumer(LPVOID lpPara)是消费者等待缓冲区的使用权并对缓冲区进行操作

该程序模拟生产者消费者问题，首先要设置缓冲区的大小，输入请求资源的各个进程的信息以及请求时间，并且按照请求时间对各进程进行排序，创建线程，然后按序依次对缓冲区进行操作，详细设计见源代码。

5、程序运行结果截图：

只有生产者请求，没有消费者请求，请求满足

只有消费者请求，没有生产者请求，消费者的请求不成功：

生产者请求大于消费者请求并且消费者请求在生产者放入产品之后：

消费者请求多于生产者请求，只能满足部分消费者请求，不能满足全部：

6、源代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include using namespace std;

#define MAX_BUF 1000

#define MAX_REQ 20 HANDLE mutex;

HANDLE full;

HANDLE empty;

HANDLE thread[MAX_REQ]; DWORD pro_id[MAX_REQ]; DWORD con_id[MAX_REQ]; struct request{

int type;//记录生产者消费者的类型

intseq; //记录请求次序

}req[MAX_REQ];

intbuf_size;

intreq_size;

int no;

int buffer[MAX_BUF];

int in;

int out;

int result;

boolcmp(request a,request b)

{ returna.seq

DWORD WINAPI producer(LPVOID lpPara)

{

WaitForSingleObject(full,INFINITE);

WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);

printf("生产者%d将第%d号产品放入缓冲区……\n",(int)lpPara,no);

buffer[in]=no++;

in=(in+1)%buf_size;

printf("成功放入缓冲区!\n\n",(int)lpPara);

ReleaseMutex(mutex);

ReleaseSemaphore(empty,1,NULL);

return 0;

}

DWORD WINAPI consumer(LPVOID lpPara)

{

WaitForSingleObject(empty,INFINITE);

WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);

printf("消费者%d将第%d号产品从缓冲区取出……\n",(int)lpPara,buffer[out]); buffer[out]=0;

printf("成功从缓冲区取出!\n\n",(int)lpPara);

ReleaseMutex(mutex);

out=(out+1)%buf_size;

ReleaseSemaphore(full,1,NULL);

return 0;

}

int main()

{

inti;

int p=0;

no = 1;

in=out=0;

memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

printf("请设置缓冲区大小：");

scanf("%d",&buf_size);

printf("请输入请求使用资源进程的个数：");

scanf("%d",&req_size);

for(i=0;i

printf("请选择是消费者进程(0)还是生产者进程(1):");

scanf("%d",&req[i].type);

printf("请输入该进程的请求时间：");

scanf("%d",&req[i].seq);

}

sort(req,req+req_size,cmp);

mutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);

full=CreateSemaphore(NULL,buf_size,buf_size,NULL);

empty=CreateSemaphore(NULL,0,buf_size,NULL);

for(i=0;i

{

if(req[i].type==0){

thread[i]=CreateThread(NULL, 0, consumer, (LPVOID)i, 0, &con_id[i]);

if(thread[i]==NULL)

return -1;

printf("\n消费者请求从缓冲区中取产品,请求时间为%d\n",req[i].seq);

}

if(req[i].type==1){

thread[i]=CreateThread(NULL,0,producer,(LPVOID)i,0,&pro_id[i]);

if(thread[i]==NULL)

return -1;

printf("\n生产者请求往缓冲区中放产品,请求时间为%d\n",req[i].seq);

}

}

result = WaitForMultipleObjects(req_size, thread, TRUE, 500);

if (result == WAIT_TIMEOUT)

printf("\n请求不能被完全满足\n");

else

printf("\n能够满足所有请求\n");

for(inti=0; i

CloseHandle(thread[i]);

CloseHandle(mutex);

CloseHandle(full);

CloseHandle(empty);

system("pause");

return 0;

}

7、实验总结：

本次实验基于书上的生产者消费者问题，原理在上课的时候老师已经详细地讲解过，但是在具体编程实现的过程中也遇到了很多问题，除了书上的库函数之外还有一些函数书上并没有给出用法，比如如何创建线程等函数，通过查阅参考相关资料解决，通过编写代码也系统地理解了生产者消费者问题的操作过程，线程的创建，信号量的创建以及信号量的使用方法等情况，遇到的好多编代码上的细节问题通过反复调试解决，有较大收获。