操作系统生产者与消费者实验

实验一生产者和消费者问题

1、实验目的要求

1）、通过编写程序，掌握基本的同步互斥算法，理解生产者和消费者模型。

2）、了解多线程并发执行机制，线程间的同步和互斥。

3）、学习使用同步对象，掌握相应的API。

2、实验主要内容

编写基础的生产者消费者程序，程序反映了生产者和消费者的工作过程，其中缓冲区只存放一类产品，生产者消费者只对一类产品进行操作。

1）创建生产者和消费者线程

2）生产和消费规则

a)系统中有多个生产者，生产者每次只生产一种产品；

b)系统中有多个消费者，消费者每次可以消费一个产品。

c)生产者与消费者共享一个具有n个缓冲区的缓冲池。

d)生产者与消费者互斥使用缓冲池，即某一时刻只允许一个生产者或消费者使用缓冲

池。

e)不允许消费者进程到一个空缓冲池去取产品；也不允许生产者进程向一个已装满产品

且尚未被取走的缓冲池中投放产品。

f)缓冲池不要求是循环环形缓冲区，也不要求一定是顺序访问，生产者可以将产品投放

入任意的空缓冲区。

3、实验仪器设备

PC兼容机。

4、程序流程图

（1）、生产者流程图

（2）、消费者流程图

5、源代码

#include

#include

const unsigned short n = 10; unsigned short ProductID = 0; unsigned short ConsumeID = 0;

unsigned short in = 0;

unsigned short out = 0;

int buffer[n];

bool g_continue = true;

HANDLE Mutex;

HANDLE Full;

HANDLE Empty;

void Produce()

{

buffer[in] = ++ProductID;

printf("生产者生产产品%d中...\n",ProductID);

Sleep(2000);

printf("在缓冲区%d添加一个产品\n",in);

in = (in+1)%n;

}

void Consume()

{

ConsumeID = buffer[out];

printf("消费者消费产品%d...\n",ConsumeID);

Sleep(2000);

printf("从缓冲区%d拿走一个产品\n",out);

out = (out+1)%n;

}

DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara)

{

while(g_continue){

if(WaitForSingleObject(Empty,2000)==WAIT_TIMEOUT)

{

printf("producer empty time out!\n");

continue;

}

if(WaitForSingleObject(Mutex,2000)==W AIT_TIMEOUT)

{

printf("producer mutex time out!\n");

continue;

}

Produce();//生产产品

ReleaseSemaphore(Full,1,NULL);

ReleaseMutex(Mutex);

}

return 0;

}

DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara)

{

while(g_continue){

if(WaitForSingleObject(Full,2000)==W AIT_TIMEOUT)

{

printf("consumer full time out!\n");

continue;

}

if(WaitForSingleObject(Mutex,2000)==W AIT_TIMEOUT)

{

printf("consumer mutex time out!\n");

continue;

}

Consume();//消费产品

ReleaseSemaphore(Empty,1,NULL);

ReleaseMutex(Mutex);

}

return 0;

}

int main()

{

Mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);

Full = CreateSemaphore(NULL,0,n-1,NULL);

Empty = CreateSemaphore(NULL,n-1,n-1,NULL);

const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3;

const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 2;

const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;

HANDLE Threads[PRODUCERS_COUNT];

DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT];

DWORD consumerID[THREADS_COUNT];

for (int i=0;i

Threads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);

if (Threads[i]==NULL) return -1;

}//创建生产者进程

for ( i=0;i

Threads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[i]) ;

if (Threads[i]==NULL) return -1;

}//创建消费者进程

while(g_continue){

if(getchar()){ //按回车后终止程序运行

g_continue = false;

}

}

return 0;

}

6、实验结果

7、实验心得

这个实验是用C语言实现的，我去查阅学习了WIN32多线程编程，对信号量机制有了更深的理解，了解了多线程并发执行机制，线程间的同步和互斥，掌握了基本的同步互斥算法，理解生产者和消费者模型。