系统平台实验7-线程同步与多线程编程.doc

实验7 线程同步与多线程编程一、实验目的通过本实验了解和掌握线程的相关知识，使学生（1）了解系统中线程同步的基本原理。（2）了解和熟悉多线程编程及线程访问控制。二、实验内容1. 生产者-消费者问题用信号量实现生产者-消费者问题。分析：信号量的考虑这里使用3个信号量，其中两个信号量empty和full分别用于解决生产者和消费者线程之间的同步问题，mutex是用于这两个线程之间的互斥问题。其中empty初始化为N(缓冲区的单元数)，mutex初始化为1，full初始化为0。程序流程如下：1） 开始-建立有名管道-打开有名管道-初始化3个信号量-创建消费者和生产者两个线程。2） 生产者线程。wait操作(empty)-wait操作（mutex）-写管道-signal操作(full)-signal操作（mutex）。3） 消费者线程。请自己实现。源代码：exp71.c#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define FIFO myfifo#define N 5int lock_var;time_t end_time;char buf_r100;定义buf_r数组表示缓冲区sem_t mutex,full,empty;互斥信号量木特性，信号量empty表示缓冲池中空幻吃区适量，full表示满缓冲区适量int fd;void producer(void *arg);void consumer(void *arg);int main(int argc,char *argv) pthread_t id1,id2; pthread_t mon_th_id; int ret;end_time=time(NULL)+10;创建管道 if(mkfifo(FIFO,0777|O_CREAT)0)&(errno!=EEXIST) printf(cannot creat fifoservern); printf(Preparing for reading bytesn);memset(buf_r,0,sizeof(buf_r);打开管道 fd=open(FIFO,O_RDWR|O_NONBLOCK,0); if(fd=-1) perror(open); exit(1); 初始化互斥信号和empty full缓冲区 ret=sem_init(&mutex,0,1); ret=sem_init(&empty,0,N); ret=sem_init(&full,0,0); if(ret!=0) perror(sem_init); ret=pthread_create(&id1,NULL,(void*)producer,NULL);创建生产者线程创建成功返回0 if(ret!=0) perror(pthread create1); ret=pthread_create(&id2,NULL,(void*)consumer,NULL);创建消费者线程创建成功返回0. if(ret!=0) perror(pthread create2); pthread_join(id1,NULL);等待生产者线程结束 pthread_join(id2,NULL);等待消费者县城结束 exit(0);void producer(void *arg) int i,nwrite; while(time(NULL)end_time) sem_wait(&empty);空缓冲区的信号量减一 sem_wait(&mutex);互斥信号量减一变为0。 if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1) if(errno=EAGAIN) printf(The FIFO has not been read yet, please try latern); else printf(write hello to the FIFOn); sem_post(&full);满缓冲区的信号量加一 sem_post(&mutex); sleep(1); void consumer(void *arg)Int nwrite;While(time(NULL)end_time)Sem-wait(&full);Sem-wait(&mutex);If(nwrite=write(fd”hello”,5)=-1)if(errno=EAGAIN)Printf(“The FIFO has not been read yet,please try latern”);ElsePrintf(“read hello to the FIFOn”);Sem-post(&mutex);Sem_post(&empty);Sleep(1); 编译并运行：gcc o exp71 exp71.c lpthread实验任务：（1）读懂源程序，分析各部分含义。答：主函数的主要功能是创建管道，然后初始化缓冲区之后再打开管道，初始化互斥信号量和empty和full缓冲区。之后再分别创建producer线程和consumer线程。（2）将源程序文件中的consumer部分补充完整，写出程序的执行结果。2. 进程、线程综合应用下面程序是一个进程和线程的综合应用实例。阅读源程序完成实验任务。#include #include int value=0;void *runner(void *param);int main(int argc, char* argv) int pid; pthread_t tid;定义一个线程标识符 pthread_attr_t attr; pid=fork();给父进程fork一个子进程 if(pid=0) pthread_attr_init(&attr);初始化进程变量 pthread_create(&tid,&attr,runner,NULL); pthread_join(tid,NULL);等待tid线程运行结束，然后开始运行 printf(CHILD:value=%dn,value); else if(pid0) wait(NULL); printf(PARENT:value=%dn,value); void *runner(void *param)定义一个线程函数 value=5; pthread_exit(0);实验任务：写出程序运行结果，并给出具体分析（为什么会出现这样的结果），通过这个程序深入理解进程和线程的运行机制。答：程序开始赋值给value为0，而pid进程的运行函数任务是给value赋值为5。然后执行子线程，输出：CHILD:value=5.最后执行父线程输出：PARENT:value=0三、实验内容及步骤第一：首先创建管道，然后初始化缓冲区，之后打开管道初始化互斥信号量和empty和full缓冲区，最后创建生产者和消费者线