实验二生产者消费者问题

1、电子科技大学信息与软件学院实验报告（实验）课程名称计算机操作系统学生姓名_康彪_学牛学号 20132202020222013220202022电子科技大学教务处制表1 1实验名称：生产者/ /消费者问题的实现2 2、实验学时：2 23、实验内容和目的：实验目的：通过本实验掌握进程间的同步和互斥机制的使用。实验内容：1、 有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为 使生产者进程与消费者进程能并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区 的缓冲池：生产者进程从文件中读取一个数据，并将它存放到一个缓冲区中； 消 费者进程从一个缓冲区中取走数据，并输出此数据。生产者和消费者之间

2、必须保 持同步原则：不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品； 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区中投放产品。2、 创建3进程（或者线程）作为生产者，4个进程（或者线程）作为消费者。 创建一个文件作为数据源，文件中事先写入一些内容作为数据。3、 生产者和消费者进程（或者线程）都具有相同的优先级。4、实验原理：利用进程间共享的信号量、互斥锁等控制线程的同步。相关函数说明：信号量sem_tsem_init信号量初始化）、sem_wait （信号量值减一）、sem_post （信号量值加一）互斥量（线 程）pthread_mutex_tpthread_mutex_init （互斥

3、量初始化） pthread_mutex_lock （互斥量加锁） pthread_mutex_uniock （互斥量解锁）线程和进程pthread_t （线程） pid_t （进程）pthread_create （创建线程）fork （创建进程）pthread_join （等待线程结束）waitpid （停止目前进程的执行，直到有信号来到或 子进程结束）5、实验器材（设备、元器件）（1） 学生每人一台PC,安装WindowsXPQOOO操作系统。（2） 局域网络环境。（3） 个人PC安装VMware虚拟机和Ubuntu系统。6、实验步骤：1.算法思想生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓

4、冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消 费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直 到新的物品被生产出来。2.流程图3.程序代码#i nclude #i nclude #in elude vfstream.h#include #in elude vconi o.h/声明所需变量int in=0;int out=0;HANDLE h_Thread20; /线程数组HANDLE empty_Sem aphore; /表示空缓冲区的信号量HAN

5、DLE full_Sem aphore; /表示空缓冲区的信号量HANDLE mutex;struct dataint ID;/ 序号char type;/类型，是生产者还是消费者,p or cdouble delay;/线程延迟的时间，对应生产者生产产品的时间或消费者消费产 品的时间;data ThreadInfo20; / 线程信息数组int length; /线程信息数组中实际的线程个数void Produce(void *p);/ 生产者进程void Consume(void *p);/消费者进程void in put(void);int main(v oid)in put();/初始

6、化临界区对象/In itializeCriticalSectio n(& PC_Critical);empty_Semaphore=CreateSem aphore(NULL,10,10,NULL);full_Sem aphore=CreateSem aphore(NULL,0,10,NULL);mutex = :CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);coutvv下面生产者和消费者开始工作!ID;my_delay=(data*)(p)-delay;/开始请求生产WaitForS in gleObject(empty_Semaphore,-1);:WaitForSi ngle

7、Object(mutex,-1);/En terCriticalSectio n(&PC_Critical);coutvv生产者my_id发出生产请求。e ndl;coute ndl;cout生产者my_id生产e ndl;in=(i n+1);Sleep(my_delay*10);cout生产者my_id完成了生产。ID;my_delay=(data*)(p)-delay;/开始请求消费WaitForSi ngleObject(full_Sem aphore,-1);:WaitForSi ngleObject(mutex,-1);En terCriticalSectio n(&PC_Crit

8、ical);coutvv消费者my_id发出消费请求。e ndl;coute ndl;cout消费者my_id消费e ndl;out=(out+1);Sleep(my_delay*10);cout消费者my_id完成了消费。e ndle ndl;/LeaveCriticalSectio n(&PC_Critical)ReleaseSemaphore(empty_Semaphore,1,NULL);:ReleaseMutex(mutex)/*/输入进程信息的函数/*void in put(void)/定义局部变量 int id;char ch; double time; int k=0;cout

9、*请输入线程信息：endl;coutvv* 线程 ID; vvendl;coutvv* 线程的类型(生产者线程，还是消费者线程,p代表生产者，c 代表消费者)；vvendl;coutvv*线程延迟时间。e ndl;coutvv* 线程ID为0时结束线程信息的输入！!vvendlvvendl;while(id!=0)coutplease in put a thread ID. id;ThreadI nfok.ID=id;if(id=0) break;coutplease in put a thread type. ch;Thread In fok.type=ch;coutplease in pu

10、t a thread delay time: time;ThreadI nfok.delay=time;k+;len gth=k;coutvve ndlvv您输入的线程信息为:e ndl;for(i nt j=0;jcoutthread ThreadI nfojDv ThreadI nfoj.typeThreadI nfoj.delaye ndl;7 7、实验及结果分析:能够正确模拟生产者和消费者模型，对缓冲区进行读写操作生产者消费者问题1生产者2消费者斗缓冲区-by Morelilindousf htt p： /blog.csdn.ne t/Ho 厂 Qldindouis )生产者在缓冲池第

11、个缓冲区中投放数据1 生产者在缓冲池第1个缓冲区中投放数据2 生产者在缓冲池第2个缓冲区中投放数据3编号为帕0的消费者从缓冲池中第0个缓冲区取出数摇1 生产者在缓冲池笫3个缓冲区中投放数据4编号为35药的消费者从缓冲池中第1个缓冲区取出数据2 编号为巧20的消费者从缓冲池中第2个缓冲区取出数拯3 生产者在缓冲池第个缓冲区中投放数据S编号为斗20的消费者从缓冲池中第3个缓冲区取出数据坪 生产者在缓冲池第1个缓冲区中投放数据G编号为3520的滴费者瓦缓冲池中第个缓冲区取出数据5 生产者在缓冲池第2个缓冲区中投放数据F编号为420的消费者从缓冲池中第1个缓冲区取出数据& 生产者在缓冲池第3个缓冲区中

12、投放数据名 生产者完成任务，线程结束运行编号为3520的消费者从缓冲池中第2个缓冲区取出数据了 编号为罂0的消费者从缓冲池中第3个缓冲区取出数据8 编号为也0的消费者收到通知，线程结束运行编号为3520的消费者从缓冲池中第3个缓冲区取出数据8I编号为35初的消费者收到通知，线程结束运行Pres any key to eontinue_8 8实验结论、心得体会和改进建议：本次实验是关于生产者与消费者之间互斥和同步的问题。问题的是指是P、V操作，实验设一个共享缓冲区，生产者和消费者互斥的使用，当一个线程使用缓 冲区的时候，另一个让其等待直到前一个线程释放缓冲区为止。生产者与消费者是一个与现实有关的经验问题，通过此原理举一反三可以解决其他类似的问题。 通过本实验设计，我们对操作系统的 P、V进一步的