《实验1编程实现进程(线程)同步和互斥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验1编程实现进程(线程)同步和互斥（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验 1 编程实现进程（线程）同步和互斥一、实验目的 通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程 （线程）同步与 互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固 进程（线程）同步和互斥 等有关的内容。 了解 Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。 学习使用 Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的 API 函数。 掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。 掌握多道程序设计的基本理论、 方法和技术， 培养学生多道程序设计的能 力。二、实验内容在 Windows XP 、Windows 2000 等操
2、作系统下，使用的VC 、VB 、java 或 C 等编程语言， 采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者消费者问 题或哲学家进餐问题或读者- 写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和 互斥的实际问题。三、实验要求 经调试后程序能够正常运行。 采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步和互斥的关系。 程序界面美观。四、实验步骤、过程让写者与读者、读者与读者之间互斥的访问同一数据集，在无写者进程到来时各读者可同时的访问数据集，在读者和写者同时等待时写者优先唤醒。设置两个全局变量 readcount 和 writecount 来记录读者与写者的数目，设置了3 个信号量。h_mu
3、tex1 表示互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥， h_mutex2实现全局变量 readcount操作上的互斥， h_mutex3实现对全局变量writecount 的互斥访问。设置了两个临界区，为了实现写者优先，用了临界区read。数据结构：（1）用了两个临界区（ 2）自定义结构 ThreadInfo 记录一条线程信息，多个线程对应一个 ThreadInfo 数组。 （3）设置了互斥量 h_mutex1，实现了互斥对象对阻塞 read这一过程， h_mutex2 实现对 readcount操作的互斥， h_mutex3 实现对writecount 的互斥访问。流程：（1）主函数（2
4、）临界区初始化（3）提取线程相关信息（4）完成线程相关信号量的初始化（5）创建读者与写者线程（6）等待所有线程结束（7）程序结束（8）读者（9）提取本线程信息（10）等待，提出读请求（11）进入临界区（12）进行读操作，并判读是否读完（15）退出临界区，读操作完成（16）如果 readcount=0，则唤醒写者（17）写者（18）提取本线程信息（19）等待，发出写请求（20）进入临界区（21）进行写操作，并判断是否写完（22）退出临界区，写操作完成（23）如果 writecount=0，则唤醒读者代码：#include #include #include #include #include #
5、define INTE_PER_SEC 1000/每秒时钟中断的数目#define MAX_THREAD_NUM 64/最大线程数int readcount=0;/读者数目int writecount=0;/写者数目CRITICAL_SECTION cs_write; CRITICAL_SECTION cs_read; void Writer(void *p); void Reader(void *p); / 定义记录在测试文件中的线程参数数据结构struct ThreadInfo int serial; char entity; double delay; double persist; ;
6、 / 全局变量定义/ 临界区对象的声明，用于管理缓冲区的互斥访问int m; HANDLE h_ThreadMAX_THREAD_NUM; / 存储线程句柄的数组ThreadInfo Thread_InfoMAX_THREAD_NUM; /线程信息数组HANDLE h_mutex1; /互斥对象对阻塞在read 这一个过程实现互斥HANDLE h_mutex2; /全局变量 readcount 实现操作上的互斥DWORD n_Thread=0; /实际线程数目HANDLE h_mutex3; /对全局变量writecount的互斥访问int main(void) DWORD wait_for_
7、all; FILE *inFile; /ifstream inFile; int i,j; InitializeCriticalSection( /初始化临界区InitializeCriticalSection( / 打开输入文件，提取线程信息inFile=fopen(“test.txt“,“r“); fscanf(inFile, “%d“, / 提取各线程信息到相应的数据结构中while(!feof(inFile) fscanf(inFile,“%d“, fscanf(inFile,“t%c“, fscanf(inFile,“%lf“, fscanf(inFile,“%lf“, n_Thre
8、ad+; / 回显获得的线程信息，便于确认正确性for(j=0;jserial; m_delay=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-persist *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); printf(“Reader thread %d sends readering require.n“,m_serial); wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_mutex1,-1); EnterCriticalSe
9、ction( wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1); readcount+; if(readcount=1) / 如果是第 1 个读者 , 等待写者写完EnterCriticalSection( ReleaseMutex(h_mutex2);/ 释放互斥信号 Mutex2 /让其他读者进去临界区LeaveCriticalSection( ReleaseMutex(h_mutex1); /读文件printf(“Reader thread %d begins to read file.n“,m_serial); Sleep(m_persis
10、t); /退出线程printf(“Reader thread %d finished reading file.n“,m_serial); /阻塞互斥对象Mutex2, 保证对 readcount 的访问 , 修改互斥wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1); readcount-; if(readcount=0) /最后一个读者 , 唤醒写者LeaveCriticalSection( ReleaseMutex(h_mutex2); /释放互斥信号 / 写者线程void Writer(void *p) DWORD wait_for_mute
11、x3; /互斥变量DWORD m_delay; /延迟时间DWORD m_persist; /读文件持续时间int m_serial; /线程序号/从参数中获得信息m_serial=(ThreadInfo*)(p)-serial; m_delay=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-persist *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); /延迟等待printf(“Writer thread %d sents the writing require.
12、n“,m_serial); wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1); writecount+; /修改写者数目if(writecount=1) EnterCriticalSection( ReleaseMutex(h_mutex3); EnterCriticalSection( printf(“Writer thread %d begins to write to the file.n“,m_serial); Sleep(m_persist); printf(“Writer thread %d finished writing to t
13、he file.n“,m_serial); LeaveCriticalSection( wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1); writecount-; if(writecount=0) LeaveCriticalSection( ReleaseMutex(h_mutex3); 五、实验结果或总结1、测试文件1 R 2 3 2 R 3 5 3 W 1 1 4 R 10 5 5 R 12 4 6 W 9 8 7 R 13 6 8 W 12 5 9 R 20 10 10 W 21 20 2、测试结果3、测试结果分析 由测试结果可知，线程3 最早发出操作请求，并执行，开始执行后线程1 发 出读请求， 3 完成操作， 1 开始读操作， 2 发出读请求， 2 开始读操作， 1、2 完 成读操作，实现了读者同步，6 发出写请求， 6 开始写操作， 4、5 发出读请求， 8 发出写请求， 7 发出读请求，形成2 个等待队列，一个是读这等待队列有线程 4、5、7，一个是写者等待队列8，当 6 完成操作时，优先唤醒写者线程8，实现 了写者优先， 写者写完了再唤醒读者等待队列，实现了多个读者同步。 在 8 开始 执行写操作后， 10 发出写请求，当 8 写完了才开始执行10 的写操作，实现了写 写互斥，一次只能有一个写者在写。
