VC下线程同步的三种方法(互斥、事件、临界区、信号量)
用信号量实现线程同步与互斥
用信号量实现线程同步与互斥 一、相关Win32 API函数 1、创建线程 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId); 函数作用：在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程，并返回已建线程的句柄。 各参数含义： ?lpThreadAttributes：指向一个SECURITY_ATTRIBUTES 结构的指针，该结构决定了线程的安全属性，一般置为NULL； ?dwStackSize：指定了线程的堆栈深度，一般都设置为0； ?lpStartAddress：表示新线程开始执行时代码所在函数的地址，即线程的起始地址。 一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc，ThreadFunc 是线程函数 名；函数名称没有限制，但是必须以下列形式声明：DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ； ?lpParameter：指定了线程执行时传送给线程的32位参数，即线程函数的参数； ?dwCreationFlags：控制线程创建的附加标志，可以取两种值。如果该参数为0，线程在被创建后就会立即开始执行；如果该参数为CREATE_SUSPENDED,则系统产 生线程后，该线程处于挂起状态，并不马上执行，直至函数ResumeThread被调用； ?lpThreadId：该参数返回所创建线程的ID。 如果创建成功则返回线程的句柄，否则返回NULL。 例如： for (int i=0;i OS 1-3章习题 3.操作系统是一种（A），它负责为用户和用户程序完成所有（B）的工作，（C）不是操作系统关心的主要问题。 A：（1）应用软件；（2）系统软件；（3）通用软件；（4）软件包。 B：（1）与硬件无关并与应用无关；（2）与硬件相关而与应用无关；（3）与硬件无关而与应用相关；（4）与硬件相关并与应用相关。 C：（1）管理计算机裸机；（2）设计、提供用户程序与计算机硬件系统的接口；（3）管理计算机中的信息资源；（4）高级程序设计语言的编译。 4.在OS总采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU、内存和I/O设备的（A）。为实现多道程序设计需要有（B）。 A：（1）灵活性；（2）可靠性；（3）兼容性；（4）利用率。 B：（1）更大的内存；（2）更快的CPU；（3）更快的外部设备；（4）更先进的终端。 5.推动批处理系统形成和发展的主要动力是（A），推动分时系统形成和发展的主要动力是（B），推动微机OS发展的主要动力是（C）。 A，B：（1）提高计算机系统的功能；（2）提高系统资源利用率-A；（3）方便用户-B；（4）提高系统的运行速度。 C：（1）方便用户；（2）计算机硬件的不断更新换代；（3）便于微机联网；（4）提高资源的利用率。 6.在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计批处理操作系统时，首先要考虑的是（B）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（C）。 A，B，C：（1）灵活性和可适应性；（2）交互性和响应时间-A；（3）周转时间和系统吞吐量-B；（4）实时性和可靠性-C。 7.在多道批处理系统中，为了充分利用各种资源，系统总是优先选择（A）多个作业投入运行；为了提高吞吐量，系统总是想方设法缩短用户作业的（B）。 A：（1）适应于内存容量的；（2）计算量大的；（3）I/O量大的；（4）计算型和I/O型均衡的。 B：（1）周转时间；（2）运行时间；（3）提交时间；（4）阻塞时间。 一个经典的多线程同步问题 程序描述： 主线程启动10个子线程并将表示子线程序号的变量地址作为参数传递给子线程。子线程接收参数 -> sleep(50) -> 全局变量++ -> sleep(0) -> 输出参数和全局变量。 要求： 1．子线程输出的线程序号不能重复。 2．全局变量的输出必须递增。 下面画了个简单的示意图： 分析下这个问题的考察点，主要考察点有二个： 1．主线程创建子线程并传入一个指向变量地址的指针作参数，由于线程启动须要花费一定的时间，所以在子线程根据这个指针访问并保存数据前，主线程应等待子线程保存完毕后才能改动该参数并启动下一个线程。这涉及到主线程与子线程之间的同步。 2．子线程之间会互斥的改动和输出全局变量。要求全局变量的输出必须递增。这涉及到各子线程间的互斥。 下面列出这个程序的基本框架，可以在此代码基础上进行修改和验证。 //经典线程同步互斥问题 #include HANDLE handle[THREAD_NUM]; int i = 0; while (i < THREAD_NUM) { handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Fun, &i, 0, NULL); i++;//等子线程接收到参数时主线程可能改变了这个i的值} //保证子线程已全部运行结束 WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE); return 0; } unsigned int__stdcall Fun(void *pPM) { //由于创建线程是要一定的开销的，所以新线程并不能第一时间执行到这来int nThreadNum = *(int *)pPM; //子线程获取参数 Sleep(50);//some work should to do g_nNum++; //处理全局资源 Sleep(0);//some work should to do printf("线程编号为%d 全局资源值为%d\n", nThreadNum, g_nNum); return 0; } 运行结果： 学习中心： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 题目：进程同步与互斥生产者-消费者问题 1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议？ 转眼间，学习了一个学期的计算机操作系统课程即将结束。在这个学期中，通过老师的悉心教导，让我深切地体会到了计算机操作系统的一些原理和具体操作过程。在学习操作系统之前，我只是很肤浅地认为操作系统只是单纯地讲一些关于计算机方面的操作应用，并不了解其中的具体操作过程 1.1设计思路 在这次设计中定义的多个缓冲区不是环形循环的，并且不需要按序访问。其中生产者可以把产品放到某一个空缓冲区中，消费者只能消费被指定生产者生产的产品。本设计在测试用例文件中指定了所有生产和消费的需求，并规定当共享缓冲区的数据满足了所有有关它的消费需求后，此共享才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。 本设计在为生产者分配缓冲区时各生产者之间必须互斥，此后各个生产者的具体生产活动可以并发。而消费者之间只有在对同一个产品进行消费时才需要互斥，它们在消费过程结束时需要判断该消费者对象是否已经消费完毕并释放缓冲区的空间。 1.2程序流程图 1.3基本内容 在设计程序时主要有三个主体部分、三个辅助函数和一个数据结构。 其中主体部分为一个主函数main（），用于初始化缓冲区和各个同步对象，并完成线程信息的读入，最后根据该组的线程记录启动模拟线程，并等待所有线程的运 Y 行结束后退出程序； 生产者函数Produce（）和消费者函数Consume（），生产者和消费者函数运行于线程中完成对缓冲区的读、写动作，根据此处生产消费的模型的特点，生产者和消费者之间通过使用同步对象实现了生产和消费的同步与互斥，是本实验的核心所在。 另外三个辅助性函数被生产者和消费者函数调用，是上述生产和消费函数中对缓冲区进行的一系列处理。 3)在实现本程序的消费生产模型时，具体的通过如下同步对象实现互斥： ①设一个互斥量h_mutex，以实现生产者在查询和保留缓冲区内的下一个位置时进行互斥。 ②每一个生产者用一个信号量与其消费者同步，通过设置h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]信号量 ③数组实现，该组信号量用于相应的产品已产生。同时用一个表示空缓冲区 试用用信号量机制描述两人下象棋的过程。 两人下象棋的过程可以概括为：一开始只能是“红先黑后”，以后两人要循环轮流走子，直至某一方获胜或双方和棋为 止。? 这是个只有一个生产者和一个消费者的生产者——消费者问题，是个典型的“你等我，我也等你”的问题。红方是总的前趋任务——生产者进程，黑方是总的后继任务——消费者进程，但由于下棋过程必须轮流走子，所以红黑双方的生产者消费者身份会轮流改变。棋盘则是生产者与消费者共享的缓冲。?要求：只描述对弈过程，对棋盘的访问不做描述。二人对弈过程是个纯粹的同步过程 ①所用信号量设臵如下： Ⅰ）同步信号量hei，初值为1，表示黑方已走子,开始时可使红方先行不受阻。 Ⅱ）同步信号量hong，初值为0，表示红方尚未走子，开始时可使黑方先行受阻。 用信号量机制描述的二人下象棋过程如下 有一个阅览室，共有100个座位，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登记的信息，试问： （1）为描述读者的动作，应编写几个程序，设臵几个进程？（2）试用P、V操作描述读者进程之间的同步关系。分析：?读者的动作都是一样的：登记进入阅览室，阅读， 撤消登记离开阅览室，因此可写一个程序，设n个进程。 ?读者共享的资源有阅览室的座位和登记表，因此诸 个读者进程之间有两种互斥制约关系，需设2个信号量来实现：? seat：用于实现诸读者对阅览室的空闲座位的互斥 竞争，初值为100； ? mutex：用于实现诸读者对登记表的互斥访问，初值 为1 (1)可写一个程序，设n个进程 (2)读者进程readeri(i=1,2,3,……)描述如下： P（seat）; /*申请空座位*/ P（mutex）; /*申请登记*/ 登记； V（mutex） /*允许其他读者登记*/ 阅读； P（mutex）; /*申请撤消登记*/ 撤消登记； V（mutex）; /*允许其他读者撤消登记*/ V（seat）; /*释放座位，允许他人进入*/ 实验报告 1、实验名称 进程间的互斥和同步 2、小组成员：姓名+学号 3、实验目的 Linux命名信号量实现进程间的互斥和同步 4、实验背景知识 进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。比如说进程A需要从缓冲区读取进程B产生的信息，当缓冲区为空时，进程B因为读取不到信息而被阻塞。而当进程A产生信息放入缓冲区时，进程B才会被唤醒。 进程互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。比如进程B需要访问打印机，但此时进程A占有了打印机，进程B会被阻塞，直到进程A释放了打印机资源,进程B才可以继续执行。 5、实验步骤演示 大概步骤： 先进行单次同步，把信号量先初始化为0，创建一个命名信号量，设置信号捕捉处理代码，安装捕捉信号；其次使用信号量进行同步和互斥的操作。 详细步骤： 1.创建一个命名信号量，sem = sem_open(SEM_NAME, OPEN_FLAG, OPEN_MODE, INIT_V); 2.创建子进程，pid = fork(); 3.V操作，sem_post(sem); 4.P操作，sem_wait(sem); 5.等待子进程结束，wait(&status); 6.删掉在系统创建的信号量，sem_unlink(SEM_NAME); 7.彻底销毁打开的信号量，sem_close(sem); 8.信号捕捉处理，static void myhandler(void); 9.迭代同步,两个信号量，开始时一个为1，一个为0，一个进程执行完换另一个执行； 10.安装捕捉信号，signal(SIGINT,(void *)myhandler ); 11.创建一个命名信号量：sem1 = sem_open(SEM_NAME1, OPEN_FLAG, OPEN_MODE, 1);sem2 = sem_open(SEM_NAME2, OPEN_FLAG, OPEN_MODE, 0); 12.创建子进程，pid = fork(); 13.if(0 == pid) P操作：sem_wait(sem1); V操作：sem_post(sem2); 14.if(0 < pid) P操作：sem_wait(sem2); V操作：sem_post(sem1); 15.static void mysem(char *str) { int i = 0; //P操作 sem_wait(sem); while('\0' != str[i]) { printf("%c\n", str[i++]); sleep(1); } //V操作 sem_post(sem); } 进程排斥,在临界区设置PV操作 16.创建一个命名信号量，sem = sem_open(SEM_NAME, OPEN_FLAG, OPEN_MODE, INIT_V); 17.if(0 == pid) { mysem("abcd"); } 18.if(0 < pid) { mysem("1234"); //等待子进程结束 wait(&status); //删掉在系统创建的信号量 sem_unlink(SEM_NAME); //彻底销毁打开的信号量 sem_close(sem); } 说明： 命名信号量不带内存共享,编译时要带库文件-lpthread或-lrt 1.互斥信号量： 互斥互斥，意思就是我用了你就不能用，你用了我就不能用。永远都只有一个人独占这个东西~！举个例子：比如说打印机。 我任务1现在让他打印《静夜思》，那么在我还没打印完之前，别的任务就不能命令打印机去打印别的东西。否则如果任务2让他打印《春晓》，那最后打印出来的会是什么~？？？？反正肯定不是任务1想要的，肯定也不是任务2想要的。 上面讲的比较通俗。打印机就是共享资源，谁都可以访问他~！但是同一时间，肯定要保证只有1个任务再操作打印机。那样才能得到大家想要的结果。也就是要独占共享资源的访问权~！ ucos2中通过互斥信号量来解决这个问题。简单说就是任务1开始访问打印机的时候，先去查询这个互斥信号量是否有效，有效，说明没人在访问打印机，这时任务1就把这个互斥信号量置无效，然后开始操作打印机。这样，每个任务再操作打印机前都要去查询这个互斥信号量时候有效。无效就等，等到有效才可以访问，或者等到不耐烦了（术语叫等待超时）就不等了~！任务一直到用完了打印机后才把信号量置有效，这时其他任务才有可能去访问，操作打印机。 这里又有一个问题：再任务1操作打印机器件，可能有多个任务申请打印机的所有权。那么再任务1结束后，我应该给谁用呢~~？？也许我们马上就反应过来了~废话~！！当然是排队了~~谁先到的谁用啊~~~。没错，这是一种机制，谁最先等待共享资源，就给谁用。但是~！再ucos里面2.52版本还不支持这种方式。他用的另外一种方法！如果你和你BOSS都再等着用打印机，你先到的，这个时候任务1结束了对打印机的操作。你说你敢先用么~？？？（除非你第二天不想干了~~）你肯定先让老板先用，这就是ucos的实现方式，基于优先级，任务1结束对打印机的操作后，ucos再等待队列中看那个等待任务优先级最高，就先给他用~！即使他是最晚才等待的~！！（这就是BOSS的威力~！） 关于事件等待列表，有兴趣的可以去看看事件控制块ECB的内容，不在本文讨论。当然，ucos中的互斥信号量还有许多要素，比如说他的继承优先级之类的。本文旨在说明它是干嘛用的，至于其他请参考相关书籍。 下面的图解释了互斥信号量的基本用法：（简单的两个任务，没有包含多任务等待的情况） 实验五线程间的互斥与同步 实验学时：2学时 实验类型：验证、设计型 一、实验目的 理解POSIX线程（Pthread）互斥锁和POSIX信号量机制，学习它们的使用方法；编写程序，实现多个POSIX线程的同步控制。 二，实验内容 创建4个POSIX线程。其中2个线程(A和B)分别从2个数据文件(data1.txt和data2.txt)读取10个整数. 线程A和B把从文件中读取的逐一整数放入一个缓冲池. 缓冲池由n个缓冲区构成（n=5，并可以方便地调整为其他值），每个缓冲区可以存放一个整数。另外2个线程，C和D，各从缓冲池读取10数据。线程C、D每读出2个数据，分别求出它们的和或乘积，并打印输出。 提示：在创建4个线程当中，A和B是生产者，负责从文件读取数据到公共的缓冲区，C和D是消费者，从缓冲区读取数据然后作不同的计算（加和乘运算）。使用互斥锁和信号量控制这些线程的同步。不限制线程C和D从缓冲区得到的数据来自哪个文件。 在开始设计和实现之前，务必认真阅读课本6.8.4节和第6章后面的编程项目——生产者-消费者问题。 三，实验要求 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。 四，实验设计 1，功能设计 根据实验要求，主程序需要创建四个线程，两个线程负责从文件读取数据到缓冲区，两个线程负责将缓冲区的数据做数学运算。由于同一个进程中的各个线程共享资源，可以用一个二维数组的全局变量作为公共缓冲区，同时还需要一个整形全局变量size用来做数组的索引。读线程的运行函数打开不同的文件并从中读取数据到二维数组中，每次写入数组后size加一。运算线程从二维数组中读数并做运算，每次读数之前size减一。本题的关键在于如何使用信号量保证进程的同步与互斥。在运算线程从缓冲区读取之前缓冲区里必须有数，即任意时刻运算操作的执行次数必须小于等于读取操作的执行次数。同时应该保证两个读线程和两个运算线程两两互斥。由于以上分析，使用了四个信号量sem1，sem2，sem3和sem4。sem1保证线程1和线程2互斥，sem2保证线程3和线程4互斥，sem3保证线程3和线程4互斥，sem4保证线程4和线程1互斥。即这四个信号量使四个线程循环进行，从而保证了运行结果的正确性。 源代码及注释： #include 进程的同步互斥实验 实验目的 1、进一步认识并发执行的实质 2、分析进程竞争资源的现象，学习解决进程同步互斥的方法 实验内容 1、编写程序，使用相关函数实现父子进程对共享文件的同步互斥访问。 2、修改程序，观察对临界资源访问的互斥控制的作用。 实验基础 一、临界资源的互斥访问 为了实现多进程对临界资源的互斥访问，一个进程访问临界资源的典型程序段类似如下形式： { ………. 进入区 临界区; 退出区 其余代码; ………} 其中，进入区中判断资源是否可用，如果可用，则资源数量减1，进程进入临界区；否则进程阻塞等待。退出区中资源数量加1，唤醒阻塞等待该资源的进程。进入区和退出区都是原子操作。 操作系统中，通常用信号量来实现进入区和退出区，即P操作和V操作。为了实现用户程序中对某些资源的同步互斥访问，操作系统也提供了一些函数接口，功能类似于对特定临界区的进入区和退出区功能。 二、相关的系统调用 （1）lockf(files,function,size) ：用作锁定文件的某些段或者整个文件。 函数原型： #include 那么lockf的调用进程将被阻塞直到该区域解锁。 通过使用lockf函数，可实现多进程对共享文件进行互斥访问。进程的实现中，必须使得每个进程在使用文件前对文件加锁，使用文件后解锁。 （2）open：打开一个文件 函数原型：#include 实验八uCOS的互斥信号量 一：实验目的： 1.理解互斥型信号量。 2.学会使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。 3.解决任务在使用独占式资源出现的优先级反转问题。 二：实验内容： 完成教材5-7实验，使用互斥型信号量实现对共享资源的独占式处理。实验中要求要创建互斥型信号量，请求互斥型信号量，发送互斥型信号量，删除互斥型信号量。 三：程序代码： #include "includes.h" #define TASK_STK_SIZE 512 OS_STK StartTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK MyTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK YouTaskStk[TASK_STK_SIZE]; OS_STK HerTaskStk[TASK_STK_SIZE]; INT16S key; char *s1="MyTask running--yangkun"; char *s2="YouTask running--yangkun"; char *s3="HerTask running--yangkun"; char *s4="MyTask pend_Semp"; char *s5="HerTask pend_Semp"; INT8U err; INT8U y=0; INT32U Times=0; OS_EVENT *Semp; void StartTask(void *pdata); void MyTask(void *pdata); void YouTask(void *pdata); void HerTask(void *pdata); void main (void) { OSInit(); 四种进程或线程同步互斥的控制方法 1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。 2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。 3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。 4、事件:用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。 一临界区 临界区的使用在线程同步中应该算是比较简单，说它简单还是说它同后面讲到的其它方法相比更容易理解。举个简单的例子：比如说有一个全局变量（公共资源）两个线程都会对它进行写操作和读操作，如果我们在这里不加以控制，会产生意想不到的结果。假设线程A 正在把全局变量加1然后打印在屏幕上，但是这时切换到线程B，线程B又把全局变量加1然后又切换到线程A，这时候线程A打印的结果就不是程序想要的结果，也就产生了错误。解决的办法就是设置一个区域，让线程A在操纵全局变量的时候进行加锁，线程B如果想操纵这个全局变量就要等待线程A释放这个锁，这个也就是临界区的概念。 二互斥体 windows api中提供了一个互斥体，功能上要比临界区强大。也许你要问，这个东东和临界区有什么区别，为什么强大？它们有以下几点不一致： 1.critical section是局部对象，而mutex是核心对象。因此像waitforsingleobject是不可以等待临界区的。 2.critical section是快速高效的，而mutex同其相比要慢很多 3.critical section使用围是单一进程中的各个线程，而mutex由于可以有一个名字，因此它是可以应用于不同的进程，当然也可以应用于同一个进程中的不同线程。 4.critical section 无法检测到是否被某一个线程释放，而mutex在某一个线程结束之后会产生一个abandoned的信息。同时mutex只能被拥有它的线程释放。下面举两个应用mutex 的例子，一个是程序只能运行一个实例，也就是说同一个程序如果已经运行了，就不能再运行了；另一个是关于非常经典的哲学家吃饭问题的例子。 三事件 事件对象的特点是它可以应用在重叠I/O（overlapped I/0）上，比如说socket编程中有两种模型，一种是重叠I/0，一种是完成端口都是可以使用事件同步。它也是核心对象，因此可以被waitforsingleobje这些函数等待；事件可以有名字，因此可以被其他进程开启。 四信号量 semaphore的概念理解起来可能要比mutex还难，我先简单说一下创建信号量的函数，因为我在开始使用的时候没有很快弄清楚，可能现在还有理解不对的地方，如果有错误还是请大侠多多指教。 CreateSemaphore( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // SD LONG lInitialCount, // initial count LONG lMaximumCount, // maximum count LPCTSTR lpName // object name ) 操作系统实验报告 课程名称操作系统实验名称进程（线程）的同步与互斥成绩 学生姓名作业君专业软件工程班级、学号 同组者姓名无实验日期2020 一、实验题目:进程（线程）的同步与互斥 二、实验目的： 自行编制模拟程序，通过形象化的状态显示，加深理解进程的概念、进程之间的状态转换及其所带来的PCB内容、组织的变化，理解进程与其PCB间的一一对应关系。1．掌握基本的同步与互斥算法，理解生产者消费者模型。 2．学习使用Windows中基本的同步对象，掌握相关API的使用方法。 3．了解Windows中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥 三、实验内容与要求： 1．实验内容 以生产者/消费者模型为依据，在Windows 环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。 2．实验要求 学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则； 学习了解Windows同步对象及其特性； 熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法； 设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥； 四、算法描述（含数据结构定义）或流程图 #include #define MAX_THREAD_NUM 64 //最大线程数 #define INTE_PER_SEC 1000 //延迟时间的毫秒值 const int SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度 int ProductID = 0; //产品号 int ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号 int in = 0; //产品进缓冲区时的缓冲区下标 int out = 0; //产品出缓冲区时的缓冲区下标 bool running = true; //判断程序能否继续执行的逻辑值 int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列 HANDLE g_hMutex; //公有信号量，用于线程间的互斥HANDLE g_hFullSemaphore; //生产者的私有信号量，当缓冲区满时迫使生产者等待 HANDLE g_hEmptySemaphore; //消费者的私有信号量，当缓冲区空时迫使消费者等待 //定义一个结构体用于存储线程的信息 struct ThreadInfo { int serial; //线程号 char entity; //线程类别(生产者或消费者) double delay; //等待时间 double persist; //操作时间 }; //生产者 void Producer(void* p) { //定义变量用于存储当前线程的信息 DWORD m_delay; DWORD m_persist; int m_serial; //从参数中获得信息 m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial; m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay * INTE_PER_SEC); m_persist = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist * INTE_PER_SEC); while (running) { //P操作 cout << "生产者线程 " << m_serial << " 请求生产." << endl; WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore, INFINITE); μCOS-II互斥信号量 Application Note AN-1002 Jean J. Labrosse https://www.360docs.net/doc/be16609112.html,brosse@https://www.360docs.net/doc/be16609112.html, https://www.360docs.net/doc/be16609112.html, 概述： 使用互斥信号（Mutual Exclusion Semaphores）或者简单的互斥（mutexes）实现对资源的独占访问，互斥信号本身是一种二进制信号，具有超出μCOS－II提供的一般信号机制的特性。本手册描述了C/OS-II V2.04增加的mutex一系列服务。 简介： 在应用程序中使用互斥信号是为了减少优先级翻转问题（priority inversion problem），如μC/OS-II, The Real-Time kernel (ISBN 0-87930-543-6), section 2.16, page 47中描述的。 当一个高优先级的任务需要的资源被一个低优先级的任务使用是，就会发生优先级翻转问题。为了减少优先级翻转问题，内核可以提高低优先级任务的优先级，先于高优先级的任务运行，释放占用的资源。 为了实现互斥，实时内核需要具有支持在同一优先级具有多个任务的能力。不幸的是，μC/OS-II不允许在相同的优先级有多个任务，必须只有一个任务。但是我们有另外的方法解决这个问题。可以把需要资源的高优先级任务上面的一个任务使用Mutex保留，允许提高低优先级任务的优先级。 举一个mutexes信号工作的例子，如listing1所示。 Listing 1中有三个任务可以使用共同的资源，为了访问这个资源，每个任务必须在互斥信号ResourceMutex上等待（pend）,任务＃1有最高优先级10，任务＃2优先级为15，任务＃3优先级为20，一个没有使用的正好在最高优先级之上的优先级＃9用来作为优先级继承优先级（Priority Inheritance Priority－PIP）。如main()所示，L1(1)进行μC/OS-II初始化，并通过调用OSMutexCreate() L1(2)创建了一个互斥信号。需要注意的是，OSMutexCreate()函数使用PIP最为参数。然后创建三个任务L1(3)，启动μC/OS-II L1(4). 假设任务运行了一段时间，在某个时间点，任务#3最先访问了共同的资源，并得到了互斥信号，任务＃3运行了一段时间后被任务＃1抢占。任务＃1需要使用这个资源，并通过调用OSMutexPend()企图获得互斥信号，这种情况下，OSMutexPend()会发现一个高优先级的任务需要这个资源，就会把任务＃3的优先级提高到9，同时强迫进行上下文切换退回到任务＃3执行。任务＃3可以继续执行然后释放占用的共同资源。任务＃3通过调用OSMutexPost()释放占用的mutex信号，OSMutexPost()会发现mutex被一个优先级提升的低优先级的任务占有，就会把任务＃3的优先级返回到20。把资源释放给任务＃1使用，执行上下文切换到任务＃1 （一）图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程） （1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞） （2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。 设信号量S=200；MUTEX=1; P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) (2) 设信号量MUTEX=1; 整型变量S=200; P(MUTEX) IF(S==0) { V(MUTEX) RETURN } ELSE{ COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) COUNT=COUNT+1; 注销 V(MUTEX) RETURN } 解（1 ) 设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) 解(2) 设整型变量COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX); IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; } COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX); 阅读 P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN; （二）有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现： （1）每次只允许一个人过桥； （2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。（3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。 (1) 设信号量S=1 P(S) 过桥 V(S) (2) 设信号量S=1 EW=1;(东向西互斥计数量) WE=1;（西向东互斥计数量） 整型变量 CE =0;（东向西桥上人数） CW=0;（西向东桥上人数） 东向西： P(EW) IF(CE==0) { P(S) } CE++; V(EW) 过桥 P(EW) CD--; IF(CD==0){ V(S) } V(EW) 实验1编程实现进程（线程）同步和互斥 一、实验目的 ①通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程（线程）同步与 互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固进程（线程）同步和互斥 ②等有关的内容。 ③了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。 ④学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的 ⑤API函数。 ⑥掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。 ⑦掌握多道程序设计的基本理论、方法和技术，培养学生多道程序设计的能 力。 二、实验内容 在Windows XP、Windows 2000等操作系统下，使用的VC、VB、java或C 等编程语言，采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者消费者问题或哲学家进餐问题或读者-写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和互斥的实际问题。 三、实验要求 ①经调试后程序能够正常运行。 ②采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步和互斥的关系。 ③程序界面美观。 四、实验步骤、过程 让写者与读者、读者与读者之间互斥的访问同一数据集，在无写者进程到来时各读者可同时的访问数据集，在读者和写者同时等待时写者优先唤醒。设置两个全局变量readcount 和writecount来记录读者与写者的数目，设置了3个信号量。h_mutex1表示互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，h_mutex2实现全局变量readcount操作上的互斥，h_mutex3实现对全局变量writecount的互斥访问。设置了两个临界区，为了实现写者优先，用了临界区read。数据结构：（1）用了两个临界区（2）自定义结构ThreadInfo记录一条线程信息，多个线程对应一个ThreadInfo数组。（3）设置了互斥量h_mutex1，实现了互斥对象对阻 进程间互斥与同步 实验内容： 编写算法，实现进程间对临界资源的互斥访问以及进程间的同步关系。 实验要求： 1、要求进程互斥使用文本文件； 2、假定文本文件txt1最大可写入30个字符； 3、写满后复制进程将文本文件的内容复制到另一个文本文件txt2中（无长度限制）。 4、复制进程复制完毕写入进程可再重新写入，重复执行3，4，直到给出停止命令。 5、实现进程间的同步和互斥。 代码： #include sem_b.sem_num=0; sem_b.sem_op=1; sem_b.sem_flg=SEM_UNDO; if(semop(sem_id,&sem_b,1)==-1) { cout<<"error"<1-3章习题(附答案)
4：一个经典的多线程同步问题汇总
进程同步机制与互斥-生产者消费者问题
信号量互斥题目
进程间的同步和互斥-
1互斥信号量：
操作系统 实验 五 线程间的互斥与同步
进程同步互斥1
实验八 uCOS-II的互斥信号量
四种进程或线程同步互斥的控制方法
进程(线程)的同步与互斥实验报告
uCOS-II互斥信号量
操作系统信号量PV操作题若干
实验1编程实现进程(线程)同步和互斥
计算机操作系统_进程间互斥与同步