操作系统哲学家就餐问题实验报告

1、1、实验目的:（1）、掌握基本的同步互斥算法，理解哲学家就餐模型。（2）、了解windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。（3）、学习使用windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的API。2、实验要求有五个哲学家共用一张放有五把椅子的餐桌，每人坐在一把椅子上，桌子上有五个碗和五只筷子，每人两边各放一只筷子。哲学家们是交替思考和进餐，饥饿时便试图取其左右最靠近他的筷子。条件：（1）、只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭。（2）、如果筷子已被别人拿走，则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。（3）、任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前，不会放下手中拿到的筷子。

2、3、实验环境硬件：CPUAMDQL64存：2GB显卡：ATI4570硬盘：日立250G软件：Windows2000/XP开发工具：VC+6.04、实验内容1）实现原理1、利用记录型信号量解决哲学家进餐问题；2、临界区互斥编程原理。2）程序结构（流程图）图1.主程序模块流程图图2.状态改变模块流程图图3.返回哲学家状态流程图图4返回餐具状态模块流程图3)数据结构(1)、定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。(2)、定义函数：.INumberX寸象：哲学家的编号；Status对象：保存当前该哲学家的状态，0表示等待,Philosopher(intnum) 方法：哲学家类构造函数，参数f

3、ind()const 方法：返回该哲学家编号； getinfo()const 方法：返回哲学家当前状态；Change()方法：根据题目要求改变哲学家的状态(等待1表示吃饭，2表示思numlfe示哲学家编号;，进餐-思考)另外，程序中包含一个公有对象，bool类型数组tools6,用来保存6把餐具当前状态：true表示该餐具当前空闲，false表示该餐具当前正被使用。程序中还包含两个公有函数：print和toolstatus。Print用来返回一个哲学家的状态，toolstatus用来返回一个餐具的状态。41)打开VG选择菜单项File->New,选择Projects选项卡并建立一个名为x

4、wj的win32consoleapplication工程，创建时注意指定创建该工程的目录；(2)在工程中创建源文件xwj.cpp:选择菜单项Project->Addtoproject->Files,此时将打开一个新窗口，在其中的“文件名”输入栏中输入自己想要创建的文件名，这里是xwj.cpp；接着询问是否创建新文件时回答“yes"。通过Workspace->SourceFiles打开该文件，在其中编辑源文件并保存；(3)通过调用菜单项Build->Rebuildall进行编译连接，可以在指定的工程目录下得至Udebug->xwj.exe程序。5、实验测试

5、及分析:图5.测试结果1图6.测试结果2图7.测试结果3图8.测试结果45、结果分析：(1)、程序分为四大模块，一步步解决了哲学家状态及状态改变的问题，筷子的“闲”、“用”问题；(2)、实现了哲学家等待、吃饭、思考三个过程的转换循环，并且避免了死锁|厂问题；(3)、让临界资源得到了充分的利用。6、实验心得体会(1)、这次实验加强了我上网查数检索问题的能力；(2)、这次实验让我学会分模块解决问题，怎样运用互斥锁对临界资源进行管理；(3)、这次实验，发现自己在编程上及一些函数的认识仍存在较大的问题，以后应该多多实践，提高自己的反应速度，加强逻辑思维能力。附录：源代码#include<wind

6、ows.h>kj#include<time.h>#include<string>#include<iostream>#include<assert.h>XIIusingnamespacestd;booltools5;全局变量，用餐工具CRITICAL_SECTIONcs;/信号量，在线程中使用，临界区classPhilosopherprivate:intnumber;intstatus;/*标记当前哲学家的状态,0表示正在等待(即处于饥饿状态),1表示得到两支筷子正在吃饭，2表示正在思考*/public:Philosopher(intnum

7、=0):status(2),number(num)。constintfind()returnnumber;constintgetinfo()returnstatus;voidChange();/状态改变函数voiddead_lock();；一/voidPhilosopher二dead_lock().EnterCriticalSection(&cs);/进入临界区strings;if(status=1)toolsnumber%5=true;/tools(number-1)%5=true;status=2;elseif(status=2)status=0;/tools(number-1)%

8、5=false;/tools(number-1)%5=true;elseif(status=0)toolsnumber%5=false;tools(number-1)%5=false;status=1;LeaveCriticalSection(&cs);/cout<<""V * JI*”.欢迎共阅/voidPhilosopher二Change()进入临界区EnterCriticalSection(&cs);/if(status=1)/正在进餐toolsnumber%5=true;/放下左手工具tools(number-1)%5=true;/放下右

9、手工具status=2;/改变状态为思考elseif(status=2)/思考中status=0;/改变状态为等待elseif(status=0)/等待中if(toolsnumber%5&&tools(number-1)%5)左右手两边工具均为空闲状态toolsnumber%5=false;/拿起左手工具tools(number-1)%5=false;/拿起右手工具status=1;LeaveCriticalSection(&cs);stringprint(Philosopher*pA)/pA->Change();inti=pA->getinfo();str

10、ingstr;if(i=0)str="等待"；elseif(i=1)str="就餐"；elsestr="思考"；returnstr;l,"",产/i:stringtoolstatus(boola)、iiistringstate;if(a=true)state="闲"；if(a=false)state="用"；returnstate;intmain()charcon='y'判断是否继续/con='n'for(inti=0;i<5;i+)to

11、olsi=true;/筷子都未使用，初始化PhilosopherP1(1),P2(2),P3(3),P4(4),P5(5);InitializeCriticalSection(&cs);/初始化初始化临界区cout<<"状态说明示意图："<<endl;cout<<""<<"哲学家1号的状态"<<""<<endl;cout<<”筷子0的状态"<<""<<"筷子1的

12、状态"<<endl;cout<<"哲学家5号的状态"<<""<<"哲学家2号的状态"<<endl;cout<<”筷子4的状态"<<""<<"筷子2的状态"<<endl;cout<<"哲学家4号的状态"<<""<<"哲学家3号的状态"<<endl;cout«

13、;""«"筷子3的状态"«endl;/cout«""«"哲学家3号的状态“vv”“vvendl;coutvv”筷子的状态，用表示使用中，闲表示空闲中。"«endl;cout«""«endl;/cout«"哲学家们开始生活："«endl;/cout«"当前状态：cout«endl;/cin»con;while(con='y')(P1.

14、Change();P2.Change();P3.Change();P4.Change();P5.Change();cout«"当前状态为:"«endl;cout«""«P1.find()«print(&P1)«""«endl;cout«""«toolstatus(tools0)«""«toolstatus(tools1)«endl;cout«"&qu

15、ot;«P5.find()«print(&P5)«""«P2.find()«print(&P2)«endl;cout«""«toolstatus(tools4)«""«toolstatus(tools2)«endl;cout«,"«P4.find()«print(&P4)«""«P3.find()«print(&a

16、mp;P3)«endl;cout«""«toolstatus(tools3)«endl;jJcout«""«endl;coutvv”若要继续下一状态，输入y；输入n进入死锁；输入其他，结束程序:cin»con;Sleep(20);I;Is)while(con=-n')(P1.dead_lock();P2.dead_lock();P3.deadJock();P4.dead_lock();P5.dead_lock();cout«"死锁情况"«

17、endl;1cout«""«P1.find()«print(&P1)«,*"«endl;cout«""«toolstatus(tools0)«""«toolstatus(tools1)«endl;cout«""«P5.find()«print(&P5)«""«P2.find()«print(&P2)«endl;cout«""«toolstatus(tools4)«""«toolstatus(tools2)«endl;cout«,",«P