进程控制系统设计说明书

1、 中 北 大 学 课程设计说明书学 院、系：软件学院专 业：软件工程班 级：13140A05学 生 姓 名：学 号：设 计 题 目：基于Windows的线程控制与同步 起 迄 日 期: 2015年12月28日2016年1月8日指 导 教 师: 日期: 2015年12月25日一、设计目的 进程同步是处理机管理中一个重要的概念。本设计要求学生理解和掌握Windows中线程控制与同步机制的相关API函数的功能，能够利用这些函数进行编程。2、 任务概述(1) 实现生产者-消费者问题。(2) 实现读/写者问题。(3) 实现哲学家就餐问题。3、 总体设计（1） 生产者-消费者问题。是一个多线程同步问题的经

2、典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程即所谓的“生产者”和“消费者”在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。（2） 读/写者问题。创建一个控制台程序，此程序包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件(后面有介绍)的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先或写者优先的读者-写者问题。（3）实现哲学家就餐问题。用来演示在并行计算中多线程同步(Synchronization)

3、时产生的问题。在1971年，著名的计算机科学家艾兹格迪科斯彻提出了一个同步问题，即假设有五台计算机都试图访问五份共享的磁带驱动器。稍后，这个问题被托尼霍尔重新表述为哲学家就餐问题。这个问题可以用来解释死锁和资源耗尽。有服务生解法，资源分级解法，Chandy/Misra解法。4、 详细设计函数(1)生产者-消费者问题#include #include #include #include #define MAX 20 /定义缓冲池的最大容量是20 int count; void Proclucer() int k,a=0;while(1) if(count = MAX) printf(缓冲池已满!

4、等待 2 秒!n); Sleep(1000); else k=rand(); if(k%2=0) a+; count+; printf(生产了一个产品!当前产品的数量是: %d 生产产品总数:%d nn,count,a); Sleep(600); void Consumer() int k,b=0; while(1) if(count = 0) printf(缓冲池已空!等待 2 秒!n); Sleep(1000); else k=rand(); if(k%2!=0) b+; count-; printf(取出了一个产品!当前产品的数量是: %d 取出产品总数:%dn,count,b); Sl

5、eep(600); int tStop() /创建一个停止函数 getch(); return 11; void Start() int m; HANDLE ahThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Proclucer,NULL,0,NULL); HANDLE bhThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Consumer,NULL,0,NULL); HANDLE hThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)tS

6、top,NULL,0,NULL); m=tStop(); if(m=11) CloseHandle(ahThread); CloseHandle(bhThread); CloseHandle(hThread); printf(nClose Thread Success!nh); int main() Start(); printf(n);(2)读/写者问题#include #include #include /设置控制台输出颜色 BOOL SetConsoleColor(WORD wAttributes) HANDLE hConsole = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HA

7、NDLE); if (hConsole = INVALID_HANDLE_VALUE) return FALSE; return SetConsoleTextAttribute(hConsole, wAttributes); const int READER_NUM = 5; /读者个数 /关键段和事件 CRITICAL_SECTION g_cs, g_cs_writer_count; HANDLE g_hEventWriter, g_hEventNoReader; int g_nReaderCount; /读者线程输出函数(变参函数的实现) void ReaderPrintf(char *p

8、szFormat, .) va_list pArgList; va_start(pArgList, pszFormat); EnterCriticalSection(&g_cs); vfprintf(stdout, pszFormat, pArgList); LeaveCriticalSection(&g_cs); va_end(pArgList); /读者线程函数 unsigned int _stdcall ReaderThreadFun(PVOID pM) ReaderPrintf( 编号为%d的读者进入等待中.n, GetCurrentThreadId(); /等待写者完成 WaitFo

9、rSingleObject(g_hEventWriter, INFINITE); /读者个数增加 EnterCriticalSection(&g_cs_writer_count); g_nReaderCount+; if (g_nReaderCount = 1) ResetEvent(g_hEventNoReader); LeaveCriticalSection(&g_cs_writer_count); /读取文件 ReaderPrintf( 编号为%d的读者开始读取文件.n, GetCurrentThreadId(); Sleep(rand() % 100); /结束阅读,读者个数减小,空位

10、增加 ReaderPrintf( 编号为%d的读者结束读取文件n, GetCurrentThreadId(); /读者个数减少 EnterCriticalSection(&g_cs_writer_count); g_nReaderCount-; if (g_nReaderCount = 0) SetEvent(g_hEventNoReader); LeaveCriticalSection(&g_cs_writer_count); return 0; /写者线程输出函数 void WriterPrintf(char *pszStr) EnterCriticalSection(&g_cs); Se

11、tConsoleColor(FOREGROUND_RED); printf( %sn, pszStr); SetConsoleColor(FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE); LeaveCriticalSection(&g_cs); /写者线程函数 unsigned int _stdcall WriterThreadFun(PVOID pM) WriterPrintf( -n 写者线程进入等待中n -); /等待读文件的读者为零 WaitForSingleObject(g_hEventNoReader, INFINITE);

12、 /标记写者正在写文件 ResetEvent(g_hEventWriter); /写文件 WriterPrintf( -n 写者开始写文件n -); Sleep(rand() % 100); WriterPrintf( -n 写者结束写文件n -); /标记写者结束写文件 SetEvent(g_hEventWriter); return 0; int main() printf(-读者写者问题-13140A05班12组-n); /初始化事件和信号量 InitializeCriticalSection(&g_cs); InitializeCriticalSection(&g_cs_writer_

13、count); /手动置位,初始已触发 g_hEventWriter = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL); g_hEventNoReader = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, NULL); g_nReaderCount = 0; int i; HANDLE hThreadREADER_NUM + 1; /先启动二个读者线程 for (i = 1; i = 2; i+) hThreadi = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReaderThreadFun, NULL, 0, NULL); /启

14、动写者线程 hThread0 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, WriterThreadFun, NULL, 0, NULL); Sleep(50); /最后启动其它读者结程 for ( ; i = READER_NUM; i+) hThreadi = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ReaderThreadFun, NULL, 0, NULL); WaitForMultipleObjects(READER_NUM + 1, hThread, TRUE, INFINITE); for (i = 0; i READER_NUM +

15、 1; i+) CloseHandle(hThreadi); /销毁事件和信号量 CloseHandle(g_hEventWriter); CloseHandle(g_hEventNoReader); DeleteCriticalSection(&g_cs); DeleteCriticalSection(&g_cs_writer_count); /return 0; system(pause);（3） 实现哲学家就餐问题#define WIN32_LEAN_AND_MEAN#include #include #include DWORD WINAPI PhilosoperThreadFunc(

16、LPVOID);#define PHILOSOPERS 5/定义5个哲学家 HANDLE chop_sticksPHILOSOPERS;HANDLE threadsPHILOSOPERS;int main(int argc, char* argv)for (int i = 0; iDESKTOPHORZRES; +i)chop_sticksi = CreateMutex( NULL, /缺省安全性 FALSE, /初始时拥有，此时互斥体为无信号状态 NULL /匿名的 );/创建互斥体 for (int i = 0; i0) ? i - 1 : PHILOSOPERS;srand(GetTickCount();/调用随机数 while (1)Sleep(rand() % 8) * 500 + 500);/随机等待几秒钟 printf(哲学家 %d 想吃饭n, i);WaitForMultipleObjects(2, my