操作系统实验报告-Windows线程同步机制

2012-2013学年第一学期计算机操作系统实验报告计算机操作系统实验报告专业：班级：学号：姓名：提交日期：Windows线程同步机制【开发语言及实现平台或实验环境】C++/C#MicrosoftVisualStudio6.0/MicrosoftVisualStudio.NET【实验目的】(1)了解Windows线程同步机制；(2)了解互斥体，并通过查阅资料理解互斥体对象的使用方法；(3)了解事件，并通过查阅资料理解事件对象的使用方法；(4)了解关键区，并通过查阅资料理解关键区对象的使用方法；(5)了解信号量，并通过查阅资料理解信号量对象的使用方法；(6)利用Windows线程同步机制，模拟生产者消费者问题。【实验要求】(1)逐程序进行简要分析、运行各程序并仔细阅读注释；(2)查阅MSDN或其他资料，掌握相关系统调用使用方法和参数含义；(3)完成实验报告。【实验步骤】(1)阅读和理解2-1(mutex).cpp文件中的程序，运行2-1(mutex).cpp，认真观察结果。然后将两个子函数中注释掉的Sleep语句让其可用，再屡次运行，认真观察结果，不会出现销售异常情况。比拟修改程序前后运行结果发生的变化，并分析其原因。(2)2-2(event).cpp、2-3(critical_section).cpp的处理方式同(1)。(3)阅读和理解2-4(Producer_Consumer).cpp文件中的程序，运行2-4(Producer_Consumer).cpp，认真观察结果，先生产后消费。然后将两个子函数中注释掉的while语句让其可用，再屡次运行，认真观察结果，生产者和消费者保持同步。比拟修改程序前后运行结果发生的变化，并分析其原因。(4)阅读和理解2-4(Producer_Consumer)1.cpp文件中的程序，运行2-4(Producer_Consumer)1.cpp，认真观察结果。【实验结果与分析】1.〔1〕屡次运行2-1(mutex).cpp后，其中之一的执行结果如下列图：〔2〕屡次运行修改之后的2-1(mutex).cpp，其中之一的执行结果如下列图：分析：修改之前，在指定暂停的时间Sleep(1000)内，thread1和thread2随机售票，出现多种情况；将两个子函数中注释掉的Sleep〔1〕语句让其可用后，thread1和thread2交替售票，即thread1在其暂停的时间Sleep(1)内，thread2获得了对共享对象hMutex的所有权，开始售票，同理当thread2在其暂停的时间Sleep(1)内，thread1获得了对共享对象hMutex的所有权，开始售票，这样thread1和thread2就实现了交替售票。2.〔1〕屡次运行2-2(event).cpp后，其中之一的执行结果如下列图：〔2〕屡次运行修改之后的2-2(event).cpp，其中之一的执行结果如下列图：3.〔1〕屡次运行2-3(critical_section).cpp后，其中之一的执行结果如下列图：〔2〕屡次运行修改之后的2-3(critical_section).cpp，其中之一的执行结果如下列图：分析：以上2-2(event).cpp、2-3(critical_section).cpp的分析与2-1(mutex).cpp相同。4.〔1〕运行2-4(Producer_Consumer).cpp后，执行结果如下列图：〔2〕屡次运行修改之后的2-4(Producer_Consumer).cpp，其中之一的执行结果如下列图：分析：修改之前，在指定暂停的时间Sleep(20)内，Producer和Consumer只能执行一次；将两个子函数中注释掉的while语句让其可用后，Producer和Consumer在暂停的时间Sleep(20)内，随机循环获得共享对象的所有权，进行生产或者消费。从而出现多种结果。5.运行2-4(Producer_Consumer)1.cpp后，执行结果如下列图：【实验思考及总结】进程同步包括进程的互斥和进程的同步两个方面，是操作系统管理共享资源的一种手段。一、用PV操作实现进程的互斥，只要用一个信号量与一组相关临界区联系起来，信号量的初值定义为“1”。每个进程要进入临界区之前调用P操作，测试自己是否可以立即进入临界区；执行完临界区的程序段后，调用V操作表示自己退出临界区。二、用PV操作实现进程的同步时应定义一组信号量，其中每个信号量与一个消息对应，根据各个消息量的物理含意确定初值。进程通过调用P操作来测定自己需要的消息是否到达，通过调用V操作把其它进程需要的消息发送出去。多线程设计优点：相对于单线程而言：可以响应多任务的并发操作。多线程取消了主循环和轮流检测机制，一个线程可以暂停而不阻止系统其他的局部的执行，而且当程序中一个线程阻塞时，只有那个被阻塞的线程暂停，所有其他的线程继续执行。相对于进程而言：它所要求的开销比拟小，转换本钱较小。所有线程共享同一地址空间，相互协作。彼此之间通信很容易。缺点：等待共享资源的时候，运行速度会慢下来。线程管理需要额外的CPU开销。如果设计得不合理，程序会变得异常负责。会引发一些不正常的状态，像饥饿(starving)，竞争(racin