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1、实训二 操作系统中的经典线程同步问题一、 实训目的:1、通过对“生产者-消费者”问题编程实现，了解线程创建、同步信号量、互斥信号量、临界区的创建和使用。2、了解线程互斥和同步机制。3、了解PV原语和信号量在线程互斥和同步机制中的运用。二 、实训环境：一台PC机/人三、预习内容：1、进程的控制。2、进程同步。3、本实验内容主要对应于教材第2章中关于进程的各节四、实训内容：1、编写进程控制程序并运行，理解进程控制的各操作。2、生产者和消费者问题，本实验用到几个API函数：CreatThread, CreatMutex, CreatSemaphore, WaitForSingleObject, Re
2、leaseSemaphore, ReleaseMutex, InitializeCriticalSection, EnterCriticalSection, LeaveCriticalSection这些函数的作用：CreatThread: 创建一个线程，该线程在调用进程的地址空间中执CreatMutex : 产生一个命名的或者匿名的互斥量对象。WaitForSingleObject（对应p操作）锁上互斥锁，ReleaseMutex（对应v操作）打开互斥锁。CreateSemaphore：创建一个命名的或者匿名的信号对象。信号量可以看作是在互斥量上的一个扩展。 WaitForSingleObje
3、ct：使程序处于等待状态，直到信号量（或互斥量）hHandle出现或者超过规定的等待最长时间，信号量出现指信号量大于或等于1，互斥量出现指打开互斥锁。在返回之前将信号量减1或者锁上互斥锁。 ReleaseSemaphore：将所指信号量加上指定大小的一个量，执行成功，则返回非0值。 ReleaseMutex：用来打开互斥量，即将互斥量加1。成功调用则返回0。InitializeCriticalSection：该函数初始化临界区对象。EnterCriticalSection：该函数用于等待指定临界区对象的所有权。当调用线程被赋予所有权时，该函数返回。LeaveCriticalSection：该函
4、数释放指定的临界区对象的所有权。3、 测试数据设计及测试结果分析已知测试用例文件输入的文件时：5 thread 1 P 5.000000 thread 2 P 4.000000 thread 3 P 2.000000 thread 4 C 6.000000 5 6 thread 5 P 7.000000 thread 6 P 1.000000 thread 7 C 3.000000 1 3 2 生产者 6发送生产请求信号.生产者 6开始在缓冲区0生产产品.生产者 6完成生产过程 ：缓冲区【 0 】： 6生成者3发送生产请求信号.生产者3开始在缓冲区1生产产品.生产者 3完成生产过程 :缓冲区【
5、 1 】：3消费者7请求消费1产品消费者7请求消费1产品生产者 2 发送生成者请求信号.生产者2 开始在缓冲区 2 生产产品生产者 2 完成生产过程 ：缓冲区【 2 】 ： 2生产者 1 发送生产请求信号.生产者 1 开始在缓冲区3 生产产品.生产者 1 完成生产过程 ：缓冲区【 3 】 ： 1消费者7 开始消费1 产品消费者7成功消费 1：缓冲区【3】 ： -1消费者7 请求消费3产品消费者7开始消费3产品消费者7 成功消费 3:缓冲区【1】： -1消费者7 请求消费2产品消费者7开始消费2产品消费者7 成功消费 2:缓冲区【2】： -1消费者 4请求消费 5 产品 生产者 5 发送生产请求
6、信号.生产者 5开始在缓冲区1生产产品生产者 5 完成生产过程缓冲区【1】： 5消费者 4请求消费 5产品消费者 4 请求消费 5产品缓冲区【1】：-1消费者 4请求消费 6 产品消费者 4 开始消费 6产品消费者 4 成功消费 6：缓冲区【0】 ：-1五、参考程序#include#include#include#include#include/定义一些常量；/本程序允许的最大临界区数；#define MAX_BUFFER_NUM10/秒到毫秒的乘法因子；#define INTE_PER_SEC 1000/本程序允许的生产和消费线程的总数；#define MAX_THREAD_NUM 64/定
7、义一个结构，记录在测试文件中指定的每一个线程的参数struct ThreadInfointserial;/线程序列号charentity; /是P还是Cdoubledelay;/线程延迟intthread_requestMAX_THREAD_NUM; /线程请求队列intn_request;/请求个数;/全局变量的定义/临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问；CRITICAL_SECTIONPC_CriticalMAX_BUFFER_NUM;int Buffer_CriticalMAX_BUFFER_NUM; /缓冲区声明，用于存放产品；HANDLE h_ThreadMAX_THREAD_
8、NUM; /用于存储每个线程句柄的数组；ThreadInfoThread_InfoMAX_THREAD_NUM; /线程信息数组；HANDLEempty_semaphore; /一个信号量；HANDLEh_mutex; /一个互斥量；DWORDn_Thread = 0; /实际的线程的数目；DWORDn_Buffer_or_Critical; /实际的缓冲区或者临界区的数目；HANDLEh_SemaphoreMAX_THREAD_NUM; /生产者允许消费者开始消费的信号量；/生产消费及辅助函数的声明void Produce(void *p);void Consume(void *p);boo
9、l IfInOtherRequest(int);int FindProducePositon();int FindBufferPosition(int);int main(void)/声明所需变量；DWORDwait_for_all;ifstreaminFile;/初始化缓冲区；for(int i=0;i MAX_BUFFER_NUM;i+)Buffer_Criticali = -1;/初始化每个线程的请求队列；for(int j=0;jMAX_THREAD_NUM;j+)for(int k=0;kMAX_THREAD_NUM;k+)Thread_Infoj.thread_requestk =
10、 -1;Thread_Infoj.n_request = 0;/初始化临界区；for(i =0;i n_Buffer_or_Critical;inFile.get();printf(输入文件是:n);/回显获得的缓冲区的数目信息；printf(%d n,(int) n_Buffer_or_Critical);/提取每个线程的信息到相应数据结构中；while(inFile)inFile Thread_Infon_Thread.serial;inFile Thread_Infon_Thread.entity;inFile Thread_Infon_Thread.delay;char c;inFil
11、e.get(c);while(c!=n& !inFile.eof() inFile Thread_Infon_Thread.thread_requestThread_Infon_Thread.n_request+; inFile.get(c);n_Thread+; /回显获得的线程信息，便于确认正确性；for(j=0;j(int) n_Thread;j+)int Temp_serial = Thread_Infoj.serial;char Temp_entity = Thread_Infoj.entity;double Temp_delay = Thread_Infoj.delay;print
12、f( n thread%2d %c %f ,Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay);int Temp_request = Thread_Infoj.n_request;for(int k=0;kTemp_request;k+)printf( %d , Thread_Infoj.thread_requestk);coutendl;printf(nn); /创建在模拟过程中几个必要的信号量empty_semaphore=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical, semaphore_for_empty);h_mutex= CreateMutex(NULL,FALSE,mutex_for_update);/下面这个循环用线程的ID号来为相应生产线程的产品读写时所/使用的同步信号量命名；for(j=0;j(int)n_Thread;j+) std:string lp =semaphore_for_produce_;int temp =j;while(temp)char c = (char)(temp%10);lp+=c;temp/=10;h_Semap
