生产者-消费者模型的多线程实验指导

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操作系统实验三生产者——消费者问题

操作系统实验三：生产者——消费者问题一、基本信息xxx 711103xx 2012年4月29日二、实验目的通过实验，掌握Windows和Linux环境下互斥锁和信号量的实现方法，加深对临界区问题和进程同步机制的理解，同时巩固利用Windows API和Pthread API进行多线程编程的方法。

三、实验内容1. 在Windows操作系统上，利用Win32 API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。

2. 在Linux操作系统上，利用Pthread API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。

3. 两种环境下，生产者和消费者均作为独立线程，并通过empty、full、mutex 三个信号量实现对缓冲进行插入与删除。

4. 通过打印缓冲区中的内容至屏幕，来验证应用程序的正确性。

四、实验步骤1. 创建3个信号量：Mutex、Full、Empty2. 主程序创建10个生产者线程和10个消费者线程，之后休眠一段时间3. 生产者线程中，休息一段2s后，生产一个0~10的随机数放入缓冲区里。

利用信号量Mutex产生对缓冲区使用的互斥功能，利用Empty和Full信号量来对缓冲区进行增加项4. 消费者线程中，休息4s时间后，消费一个缓冲区的数据。

利用信号量Mutex产生对缓冲区使用的互斥功能，利用Empty和Full信号量来对缓冲区进行增加项5. 主程序执行一段时间后，结束整个程序五、主要数据结构及其说明产品数量最大值const int MAX_SIZE = 10;缓冲区：int buffer[BUFFER_SIZE];int front; int rear; bool full;三个互斥信号量：HANDLE Mutex; HANDLE Full; HANDLE Empty;有关操作：用WaitForSingleSignal函数可以获得一个Mutex的所有权，类似于P 操作，而ReleaseMutex函数可以释放一个Mutex的所有权，类似于V 操作。

生产者消费者实验报告

生产者消费者实验报告生产者消费者实验报告引言：生产者消费者模型是计算机科学中的一个经典问题，用于解决多线程并发访问共享资源的同步问题。

在本实验中，我们通过编写一个简单的Java程序来模拟生产者消费者模型，并观察其运行结果和效果。

一、实验背景生产者消费者模型是一种常见的并发模型，用于解决多线程访问共享资源时可能出现的数据竞争和同步问题。

在该模型中，生产者负责生产数据并将其放入共享缓冲区，而消费者则负责从缓冲区中取出数据进行消费。

为了确保生产者和消费者之间的同步与互斥，需要使用合适的同步机制，如信号量、互斥锁等。

二、实验目的本实验的主要目的是通过编写一个简单的生产者消费者程序，验证该模型在多线程环境下的正确性和效果。

我们将通过观察程序的输出结果和运行时间来评估其性能，并分析其中可能存在的问题和改进空间。

三、实验设计1. 编写生产者类和消费者类：我们首先定义了一个共享缓冲区，用于存储生产者生产的数据。

然后，我们编写了一个生产者类和一个消费者类，分别实现了生产者和消费者的逻辑。

在生产者类中，我们使用了一个循环来模拟生产者不断地生产数据，并将其放入缓冲区。

而在消费者类中，我们同样使用了一个循环来模拟消费者不断地从缓冲区中取出数据进行消费。

2. 同步机制的选择：为了保证生产者和消费者之间的同步与互斥，我们选择了信号量作为同步机制。

在生产者类中，我们使用一个信号量来控制缓冲区的可用空间，当缓冲区已满时，生产者将等待，直到有可用空间。

而在消费者类中，我们同样使用一个信号量来控制缓冲区的可用数据，当缓冲区为空时，消费者将等待，直到有可用数据。

3. 实验参数的设置：为了模拟真实的生产者消费者场景，我们设置了以下参数：- 缓冲区大小：10- 生产者数量：3- 每个生产者生产的数据量：1000- 消费者数量：2四、实验结果与分析在运行实验程序后，我们观察到以下结果：1. 生产者和消费者之间的同步与互斥得到了有效保证，生产者在缓冲区已满时会等待，直到有可用空间；消费者在缓冲区为空时会等待，直到有可用数据。

操作系统生产者消费者问题实验报告

实验报告二实验名称:一、生产者-消费者问题的多线程解决方案二、设计一个执行矩阵乘法的多线程程序日期：2015-10-22 班级：13级计科学号:姓名：一、实验目的1.掌握线程的同步与互斥2.掌握生产者消费者的实现问题3.掌握多线程的编程方法4.掌握矩阵乘法的基本计算原理以及实现二、实验内容1.生产者-消费者问题的多线程解决方案2.设计一个执行矩阵乘法的多线程程序三、项目要求与分析1．请查阅资料，掌握线程创建的相关知识以及矩阵乘法的相关知识，了解java语言程序编写的相关知识2．理解线程的实验步骤在本次试验中，以“生产者-消费者”模型为依据，提供了一个多线程的“生产者-消费者”实例，编写java代码调试运行结果，得出相应的结论。

理解矩阵乘法的实验步骤四、具体实现1.生产者-消费者实例（1）创建一个缓冲信息发送接收通道接口，并创建邮箱盒子类实现，主要代码如下：//通道接口public interface Channelpublic abstract void send(Object item);public abstract Object receive();}//实现接口public class MessageQueue implements Channel{private Vector queue;public MessageQueue(){queue=new Vector();}public void send(Object item){queue.addElement(ite m);}public Object receive(){if(queue.size()==0)return null;elsereturn queue.remove(0);}}（2）创建一个工厂多线程类（启动生产者和消费者），并且添加main函数进行测试，主要代码如下：//工厂类与主方法public class Factory{public Factory(){Channel mailBox=new MessageQueue();Thread producerThread=new Thread(newProducer(mailBox));Thread consumerThread=new Thread(newConsumer(mailBox));producerThread.start();consumerThread.start();}public static void main(String[] args)Factory server=new Factory();}（3）创建一个线程睡眠类，用于测试，主要代码如下：public class SleepUtilities{public static void nap(){nap(NAP_TIME);}public static void nap(int duration){int sleeptime = (int)(NAP_TIME * Math.random());try{ Thread.sleep(sleeptime*1000); }catch (InterruptedException e) {}}private static final int NAP_TIME = 5;（4）创建生产者类实现Runnable，主要代码如下：public class Producer implements Runnable{private Channel mbox;public Producer(Channel mbox){this.mbox=mbox;}public void run(){Date message;while(true){SleepUtilities.nap();message=new Date();System.out.println("Producer produced "+message);mbox.send(message);}}}（5）创建消费者类实现Runnable，主要代码如下：public class Consumer implements Runnable{private Channel mbox;public Consumer(Channel mbox){this.mbox=mbox;}public void run(){Date message;while(true){SleepUtilities.nap();message=(Date)mbox.receive();if(message!=null)System.out.println("Consumer consumed "+message);}}}（6）调试程序，运行结果：2.矩阵乘法实例（1）初始化矩阵(便于观察，这里使用随机数生成矩阵)，主要初始化代码如下matrix1 = new int[m][k];matrix2 = new int[k][n];matrix3 = new int[m][n];//随机初始化矩阵a,bfillRandom(matrix1);fillRandom(matrix2);static void fillRandom(int[][] x){for (int i=0; i<x.length; i++){for(int j=0; j<x[i].length; j++){//每个元素设置为0到99的随机自然数x[i][j] = (int) (Math.random() * 100);}}}（2）打印输出矩阵函数，主要代码如下：static void printMatrix(int[][] x){for (int i=0; i<x.length; i++){for(int j=0; j<x[i].length; j++){System.out.print(x[i][j]+" ");}System.out.println("");}System.out.println("");}（3）创建多线程类，并实现Runnable接口同步对矩阵进行分行计算，主要代码如下：//创建线程,数量 <= 4for(int i=0; i<4; i++){if(index < m){Thread t = new Thread(new MyThread());t.start();}else{break;}synchronized static int getTask(){if(index < m){return index++;}return -1;}}class MyThread implements Runnable{int task;//@Overridepublic void run(){MultiThreadMatrix.threadCount++;while( (task = MultiThreadMatrix.getTask()) != -1 ) {System.out.println("进程:"+Thread.currentThread().getName()+"\t开始计算第"+(task+1)+"行");for(int i=0; i<MultiThreadMatrix.n; i++) {for(int j=0; j<MultiThreadMatrix.k; j++) {MultiThreadMatrix.matrix3[task][i] +=MultiThreadMatrix.matrix1[task][j] *MultiThreadMatrix.matrix2[j][i];}}}MultiThreadMatrix.threadCount--;}（4）通过不断改变矩阵大小，线程数目，，调试程序，运行结果：五、所遇问题与解决方法1.在生产者-消费者多线程试验中，刚开始没有考虑到使用线程睡眠，运行结果速度之快，没法观看数据变化，后面定义了睡眠控制，使得问题得以解决2.在多线程矩阵开发实验中，刚开始定义矩阵太小，测试结果不太明显，后面通过把矩阵改大，并且线程数目不断变化使得结果明显。

生产者与消费者多线程模拟

public static void main(String[] s) { new myProAndCon();
} }
• 运行结果：
//静态计数值达到上限，则 wait()阻塞，等待被消费者线程唤醒 while ( mpc.get() >= 5 ) {
System.out.println("仓储容量不足!"); this.wait(); } Thread.sleep(2000); //未发生阻塞时，向缓冲区内放入产品，增加计数值，并唤醒所有阻塞的消费者线程 synchronized ( mpc.c ){ System.out.println("生产者生产产品数量为：" + mpc.inc() ); mpc.c.notifyAll(); } } } } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } class myConsumer implements Runnable { private myProAndCon mpc; myConsumer( myProAndCon mpac ){ this.mpc = mpac; } public void run() { try { while(!Thread.interrupted()) { //消费者互斥 synchronized ( this ) { //当缓冲区无产品时，消费者线程阻塞，等待被生产者线程唤醒 while ( mpc.get() <= 0 ){ System.out.println("缓存区没有产品,消费者线程阻塞!!!");

用多线程同步方法解决生产者-消费者问题

目录1.需求分析 (2)1.1 课程设计题目 (2)1.2 课程设计任务 (2)1.3 课程设计原理 (2)1.4 课程设计要求 (2)1.5 实验环境 (2)2. 概要设计 (3)2.1 课程设计方案概述 (3)2.2 课程设计流程图 (3)3.详细设计 (4)3.1 主程序模块 (4)3.2 生产者程序模块 (5)3.3 消费者程序模块 (6)4.调试中遇到的问题及解决方案 (6)5.运行结果 (7)6.实验小结 (7)参考文献 (8)附录：源程序清单 (8)1.需求分析1.1 课程设计题目用多线程同步方法解决生产者－消费者问题1.2 课程设计任务（1）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容、当前指针位置和生产者／消费者线程的标识符。

（2）生产者和消费者各有两个以上。

（3）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。

1.3 课程设计原理生产者和消费者问题是从操作系统中的许多实际同步问题中抽象出来的具有代表性的问题，它反映了操作系统中典型的同步例子，生产者进程(进程由多个线程组成)生产信息，消费者进程使用信息，由于生产者和消费者彼此独立，且运行速度不确定，所以很可能出现生产者已产生了信息而消费者却没有来得及接受信息这种情况。

为此，需要引入由一个或者若干个存储单元组成的临时存储区（即缓冲区），以便存放生产者所产生的信息，解决平滑进程间由于速度不确定所带来的问题。

1.4 课程设计要求(1)有界缓冲区内设有20个存储单元，放入／取出的数据项设定为1~20这20个整型数。

(2)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容、当前指针位置和生产者／消费者线程的标识符。

(3)生产者和消费者各有两个以上。

(4)多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。

1.5 实验环境系统平台：LINUX开发语言：C开发工具：PC机一台2. 概要设计2.1 课程设计方案概述本设计中设置一个长度为20的一维数组buff[20]作为有界缓冲区，缓冲区为0时，代表该缓冲区内没有产品，buff[i]=i+1表示有产品，产品为i+1。

生产者与消费者实验报告

一、实验目的利用Windows提供的API函数，编写程序，解决生产者与消费者问题，实现进程的互斥与同步。

二、实验内容本实验要求设计在同一个进程地址空间内执行的两个线程。

生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓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。

生产者线程生产物品时，若无空缓冲区可用，生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区；消费者线程消费物品时，若缓冲区为空，消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。

生产者和消费者使用N个不同的缓冲区（N 为一个确定的数值，例如N=32）。

需要使用如下信号量：一个互斥信号量，用以阻止生产者线程和消费者线程同时操作缓冲区列表；一个信号量，当生产者线程生产出一个物品时可以用它向消费者线程发出信号；一个信号量，消费者线程释放出一个空缓冲区时可以用它向生产者线程发出信号；三、实验步骤1.创建信号量根据题目的要求，首先创建信号量。

本次实验共需使用三个信号量：一个用以阻止生产者线程和消费者线程同时操作缓冲区列表的互斥信号量，一个当生产者线程生产出一个物品时可以用它向消费者线程发出信号的信号量以及一个消费者线程释放出一个空缓冲区时可以用它向生产者线程发出信号的信号量。

使用Windows提供的CreateSemaphore函数和CreateMutex创建一个新的信号量。

CreateSemaphore函数原型：HANDLE CreateSemaphore{LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,LONG lInitialCount,LONG lMaximumCount,LPCTSTR lpName};如执行成功，返回信号量对象的句柄；零表示出错。

本程序所使用的该函数中各参数的解释：1.lpSemaphoreAttributesSECURITY_ATTRIBUTES，指定一个SECURITY_ATTRIBUTES结构，或传递零值，表示采用不允许继承的默认描述符。

生产者消费者实验报告.doc

生产者消费者实验报告实验二.生产者与消费者进程实验报告实验目的：利用Windows提供的API函数，编写程序，解决生产者与消费者问题，实现进程的互斥与同步。

实验内容与步骤：1.进程的互斥与同步。

编写一段程序，模拟生产者和消费者线程，实现进程的互斥与同步。

2.利用VC++6.0实现上述程序设计和调试操作，对于生产者和消费者线程操作的成功与否提供一定的提示框。

3.通过阅读和分析实验程序，熟悉进程的互斥与同步的概念。

程序设计思路：关于这个生产者与消费者进程，我主要设计了两个线程，一个生产者线程，一个消费者线程。

整个进程随着这两个线程的创建，运行，终止而进行。

在程序的开始，首先我创建了一个结构struct，它包括的基本数据有：生产物品缓冲区（用队列来表示），一个标志缓冲区空间多少的信号量m_S_Empty，一个标志缓冲区已有物品多少的信号量m_S_Full，一个互斥信号量m_M_Mutex防止生产者与消费者同时访问缓冲区间，一个判断生产者是否要结束生产的bool类型标志producerfinished，若为true，则两个线程都终止。

进入主程序以后，首先对这些struct中的基本数据进行一个个赋值，然后创建生产者与消费者两个线程，等待两个线程都结束时，关闭进程。

要知道在main 主函数中两个线程的创建语句就是对两个线程各自进入函数的运行，生产者函数中通过一个for循环，可以控制生产者进行多次生产，不是生产一次就结束了。

消费者函数中通过一个while循环，当生产者没有结束生产时可以控制消费者进行多次消费，不是消费一次就不会再来消费了，除非生产者已结束生产，即producerfinished的值变为true。

实验主要程序及注释：#include "stdafx.h"#include #include #include #include using namespace std;DWORD WINAPI Consumer(void*);//声明消费者函数DWORD WINAPI Producer(void*);//声明生产者函数#define N 10//定义缓冲区数量/*数据结构的定义*/struct MyData{HANDLE m_S_Empty;// 生产者SemaphoreHANDLE m_S_Full; // 消费者SemaphoreHANDLE m_M_Mutex;//互斥信号量queue food; //定义共享缓冲区bool producerfinished;//标志着生产者是否结束生产};int j=0;//只是为了输出方便观察线程执行次数int main(){ /*对各个信号量赋值*/MyData mydata;//创建一个MyData数据类型的实体mydatamydata.m_M_Mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);//"false"表示刚刚创建的这个信号量不属于®¨²任何线程mydata.m_S_Empty = CreateSemaphore(NULL, N, N, NULL);//初始计数为N mydata.m_S_Full = CreateSemaphore(NULL, 0, N, NULL);//初始计数为0mydata.producerfinished=false;//-利用Windows提供的API 函数，编写程序，解决生产者与消费者问题，实现进程的互斥与同步。

生产者消费者问题实验报告

生产者消费者问题实验报告生产者消费者问题实验报告一、引言生产者消费者问题是计算机科学中一个经典的并发问题，主要涉及到多个线程之间的协作和资源的共享。

在本实验中，我们通过编写一个简单的程序来模拟生产者和消费者之间的交互过程，以深入理解该问题的本质和解决方案。

二、问题描述在生产者消费者问题中，有两类线程：生产者和消费者。

生产者线程负责生产一定数量的产品，而消费者线程则负责消费这些产品。

两类线程需要共享一个有限的缓冲区，生产者将产品放入缓冲区，而消费者从缓冲区中取出产品。

然而，缓冲区的容量是有限的，当缓冲区已满时，生产者需要等待，直到有空间可用。

同样地，当缓冲区为空时，消费者需要等待，直到有产品可用。

三、实验设计为了解决生产者消费者问题，我们采用了经典的解决方案——使用互斥锁和条件变量。

互斥锁用于保护共享资源的访问，保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源。

而条件变量用于线程之间的通信，当某个条件不满足时，线程可以通过条件变量进入等待状态，直到条件满足时再被唤醒。

在我们的程序中，我们使用了一个有界缓冲区来模拟生产者消费者之间的交互。

缓冲区的大小可以通过参数进行设置。

我们创建了两个线程分别代表生产者和消费者，它们通过互斥锁和条件变量来实现同步。

生产者线程在缓冲区未满时将产品放入缓冲区，并通知消费者线程有产品可用；消费者线程在缓冲区非空时从缓冲区取出产品，并通知生产者线程有空间可用。

通过这种方式，我们保证了生产者和消费者之间的协作和资源的共享。

四、实验结果经过多次运行实验，我们观察到了以下现象：当生产者线程的生产速度大于消费者线程的消费速度时，缓冲区会被生产者填满，消费者需要等待；当消费者线程的消费速度大于生产者线程的生产速度时，缓冲区会被消费者清空，生产者需要等待。

只有当生产者和消费者的速度相等时，才能实现平衡的生产和消费。

此外，我们还发现在某些情况下，生产者和消费者线程可能出现死锁或饥饿现象。

死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致程序无法继续执行的情况。

用多线程同步方法解决生产者-消费者问题操作系统课设

学号：课程设计题目用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-Consumer Problem)学院计算机科学与技术学院专业软件工程班级姓名指导教师年月日目录目录 (1)课程设计任务书 (1)正文 (2)1.设计目的与要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2.设计思想及系统平台 (2)2.1设计思想 (2)2.2系统平台及使用语言 (2)3.详细算法描述 (3)4.源程序清单 (5)5.运行结果与运行情况 (10)6.调试过程 (13)7.总结 (13)本科生课程设计成绩评定表 ..................................................... 错误！未定义书签。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题(Producer-Consumer Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。

放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．技术要求：1）为每个生产者／消费者产生一个线程，设计正确的同步算法2）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的当前全部内容、当前指针位置和生产者／消费者线程的自定义标识符。

3）生产者和消费者各有两个以上。

4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。

2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。

3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。

（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。

）5）运行结果与运行情况（提示: （1）有界缓冲区可用数组实现。

13生产者消费者-多线程实验

实验十三生产者消费者实验一、实验目的1、熟悉Linux中多线程编程。

2、掌握用信号量处理线程间的同步互斥问题。

二、实验内容有一个有限缓冲区和两个线程：生产者和消费者。

他们分别把产品放入缓冲区和从缓冲区中拿走产品。

当一个生产者在缓冲区满时必须等待，当一个消费者在缓冲区空时也必须等待。

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#include <sys/ipc.h>#include <semaphore.h>#include <fcntl.h>#include <pthread.h>#define FIFO "myfifo"#define N 5int lock_var;time_t end_time;char buf_r[100];sem_t mutex,full,avail;int fd;void productor(void *arg);void consumer(void *arg);int main(int argc,char *argv[]){pthread_t id1,id2;pthread_t mon_th_id;int ret;end_time = time(NULL)+30;/*create namepipe*/if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0) && (errno != EEXIST))printf("cannot create fifoserver\n");printf("preparing for reading bytes...");memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));/*open pipe*/fd = open(FIFO,O_RDWR | O_NONBLOCK,0);if(fd == -1){perror("open");exit(1);}/*init sem valuable*/ret = sem_init(&mutex,0,1);ret = sem_init(&avail,0,N);ret = sem_init(&full,0,0);if(ret != 0){perror("sem_init");}/*create 2 pthread*/ret = pthread_create(&id1,NULL,(void *)productor,NULL);if(ret != 0)perror("pthread_cread1");ret = pthread_create(&id2,NULL,(void *)consumer,NULL);if(ret != 0)perror("pthread_cread2");pthread_join(id1,NULL);pthread_join(id2,NULL);exit(0);}/*product thread*/void productor(void *arg){int i,nwrite;while(time(NULL) < end_time){/*p operate to the avail,mutex*/sem_wait(&avail);sem_wait(&mutex);/*productor write data to the pipe*/if((nwrite = write(fd,"hello",5)) == -1){if(errno == EAGAIN)printf("the FIFO has not been read yet,please try later\n");}elseprintf("write hello to the FIFO\n");/*v opertate to full,mutex*/sem_post(&full);sem_post(&mutex);sleep(1);}}/*consumer thread*/void consumer(void *arg){int nolock = 0;int ret,nread;while(time(NULL) < end_time){sem_wait(&full);sem_wait(&mutex);memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));if(nread = read(fd,buf_r,100) == -1){if(errno = EAGAIN)printf("no data yet\n");}printf("read %s from FIFO\n",buf_r);sem_post(&avail);sem_post(&mutex);sleep(1);}}三、实验步骤四、实验总结。

生产者-消费者模型的多线程实验指导

一、预备知识●有 C 语言基础●掌握在 Linux 下常用编辑器的使用●掌握Linux下的程序编译过程●学习pthread库函数的使用●掌握共享锁和信号量的使用方法●掌握make和makefile工具编译程序二、实验设备及工具硬件：PC机P entium500以上,硬盘40G以上, 内存大于128M。

软件：PC机操作系统REDHAT LIN UX9.0三、实验流程生产者写入缓冲区和消费者从缓冲区读数的具体流程，生产者首先要获得互斥锁，并且判断写指针+1 后是否等于读指针，如果相等则进入等待状态，等候条件变量notfull；如果不等则向缓冲区中写一个整数，并且设置条件变量为notempty，最后释放互斥锁。

消费者线程与生产者线程类似。

流程图如下：生产者-消费者实验源代码结构流程四、实验源代码：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include "pthread.h"#define BUFFER_SIZE 16/* 设置一个整数的圆形缓冲区*/structprodcons {int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 缓冲区数组*/pthread_mutex_t lock; /* 互斥锁*/intreadpos, writepos; /* 读写的位置*/*/pthread_cond_tnotempty; /* 缓冲区非空信号*/pthread_cond_tnotfull; /*缓冲区非满信号*/};/*--------------------------------------------------------*//*初始化缓冲区*/voidinit(structprodcons * b){pthread_mutex_init(&b->lock, NULL);pthread_cond_init(&b->notempty, NULL);pthread_cond_init(&b->notfull, NULL);b->readpos = 0;b->writepos = 0;}/*--------------------------------------------------------*//* 向缓冲区中写入一个整数*/void put(structprodcons * b, int data){pthread_mutex_lock(&b->lock);/*获取互斥锁*//*等待缓冲区非满*/while ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos) {printf("wait for not full\n");pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock);/*等待状态变量b->notfull，不满则跳出阻塞*/ }/*写数据并且指针前移*/b->buffer[b->writepos] = data;b->writepos++;if (b->writepos>= BUFFER_SIZE) b->writepos = 0;/*设置缓冲区非空信号*/pthread_cond_signal(&b->notempty); /*设置状态变量*/pthread_mutex_unlock(&b->lock); /*//释放互斥锁*//*--------------------------------------------------------*//*从缓冲区中读出一个整数*/int get(structprodcons * b){int data;pthread_mutex_lock(&b->lock); /*获取互斥锁*//* 等待缓冲区非空*/while (b->writepos == b->readpos) {printf("wait for not empty\n");pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock);/*等待状态变量b->notempty，不空则跳出阻塞。

《操作系统》课程设计说明书_用多线程同步方法解决生产者-消费者问题

目录目录 (1)用多线程同步方法解决生产者－消费者问题 (3)1. 设计题目与要求 (3)1.1设计题目 (3)1.2设计要求 (3)2.设计思想及系统平台 (3)2.1设计思想 (3)2.2系统平台及使用语言 (3)3.数据结构与模块说明 (4)4.源程序清单 (7)5.运行结果与运行情况 (12)6.调试过程.................................................................................................... 错误!未定义书签。

7.总结 (16)本科生课程设计成绩评定表 (18)课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决生产者－消费者问题 (Producer-Consumer Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。

放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。

3）生产者和消费者各有两个以上。

4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。

2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。

3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。

（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。

）5）运行结果与运行情况（提示: (1)有界缓冲区可用数组实现。

(2)编译命令可用：cc -lpthread -o 目标文件名源文件名(3)多线程编程方法参见附件。

多线程编程之：实验内容——“生产者消费者”实验

多线程编程之：实验内容——“生产者消费者”实验
9.3实验内容生产者消费者实验1．实验目的生产者消费者问题是一个著名的同时性编程问题的集合。

通过学习经典的生产者消费者问题的实验，读者可以进一步熟悉Linux中的多线程编程，并且掌握用信号量处理线程间的同步和互斥问题。

2．实验内容生产者消费者问题描述如下。

有一个有限缓冲区和两个线程：生产者和消费者。

他们分别不停地把产品放入缓冲区和从缓冲区中拿走产品。

一个生产者在缓冲区满的时候必须等待，一个消费者在缓冲区空的时候也必须等待。

另外，因为缓冲区是临界资源，所以生产者和消费者之间必须互斥执行。

它们之间的关系如图9.4所示。

图9.4生产者消费者问题描述
这里要求使用有名管道来模拟有限缓冲区，并且使用信号量来解决生产者消费者问题中的同步和互斥问题。

3．实验步骤（1）信号量的考虑。

这里使用3个信号量，其中两个信号量avail和full分别用于解决生产者和消费者线程之间的同步问题，mutex是用于这两个线程之间的互斥问题。

其中avail表示有界缓冲区中的空单元数，初始值为N；full表示有界缓冲区中非空单元数，初始值为0；mutex是互斥信号量，初始值为1。

（2）画出流程图。

本实验流程图如图9.5所示。

操作系统实验报告-生产者与消费者

中南大学操作系统实验报告实验内容：Java多线程模拟生产者消费者问题实验时间：2014年5月指导老师：胡小龙老师姓名：代巍班级：信安1201班学号：**********一、实验目的对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。

可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力，要达到以下要求。

（1）掌握进程（线程）的同步与互斥。

（2）掌握生产者消费者问题的实现方法。

（3）掌握多线程编程方法。

二、实验内容实现生产者消费者问题。

（1）假设循环缓冲队列共有多个缓冲单元。

（2）生产者线程的工作：生产出一个产品（即产生一个产品编号），按顺序往缓冲队列中“空”的缓冲单元放产品。

（3）消费者线程与的工作：从缓冲队列装有产品的缓冲单元中取出一个产品（即产品编号）。

（4）保证两个线程间的互斥和同步（5）在界面上打印缓冲队列的变化情况三、实验原理（1）生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。

（2）计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。

当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。

（3）而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。

模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为一个中介。

生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据。

大概的结构如下图。

四、实验思想概述在操作系统中,线程有时被称为轻量级进程,是CPU使用的基本单位,它与属于同一进程的其他进程共享其他代码段、数据段和其他操作系统资源。

在Java中,线程的建立有两种方法:继承Thread类和实现Runnable接口。

其中,采用实现Runnable接口建立线程的好处是允许同时继承其他类从而实现多继承,并且在Java中,可采用synchronized或Object类的方法wait(),notify(),notifyAll()来实现多线程同步。

Linux实验报告消费者与生产者多线程

编号
LINUX实验报告
题目linux高级程序设计
学生姓名指导教师学院来自专业班级学号
完成时间
实验3 Linux高级程序设计
1、实验目的
(1)了解Linux操作系统下应用程序开发流程
(2)掌握gun工具链的使用
(3)了解Linux高级编程技巧（例如IPC机制、系统调用等）
2、实验内容
（1）编写一个简单的C语言程序，编写Makefile文件。了解编译过程，并用gdb进行调试。
{
//缓冲区相关数据结构
int buffer[BUFFER_SIZE];
pthread_mutex_t lock;
int readpos, writepos;
pthread_cond_t notempty;
pthread_cond_t notfull;
};
void init(struct prodcons *b) {
printf("请选择下列操作：\n\n1.生产\n\n2.消费\n\n3.退出\n");
while(1)
{
int a;
scanf("%d",&i);
if(i==1)
{
printf("请输入要生产的数量a\n");
scanf("%d",&a);
for(i=m;i<m+a;i++)array[i]=1;
对于实验2:
a)编写一个生产者-消费者程序组，要求同时支持多个生产者和消费者，生产者与消费者使用Message Queue或shared Memory或者Pipe File机制进行通信
设计方案：

生产者和消费者问题实验报告

格式： V。IDEnterCriticalSection( LPCRITICAL_SECTI。NIpCnticalSection )； LeaveCriticalSection的用法功能：释放指定临界区对象的所有权。格式： V。IDLeaveCriticalSection( LPCRITICAL.SECTI。NIpCriticalSection )； 2)程序结构 MI-I和序结构图 3)数据结构 (1)用一个整型数组Buffer-Critical来代表缓冲区。不管是生产产品还是对已有产品的消费都
Fer(inti-∙zi<R.reqvestHunU∙∙)
n_tħrei。.re<∣ι>tst[1]-((Thread!i⅞Fφ∙)(p))->thre⅛d.reqvest(1];
$10，P(LSl刊)；
F∙r(l-∙U<R..req<∣p⅝tHuAU*∙)<
printfCXoo⅞uι⅞erVdrequesttoconς∣>aeVdpro^uct∖n-t∙-serlil.n_thr^a<l_requ«Mlt_for_sefuiphorPVanFarSinglp。bject(b_S^Mphor»(ii_thrp^d_reqiiest[i])v*-1);
文件G)⅛M∙Z)2«(X)收就")工具(D隅船。i) r^i∙-。CAftφct∙taisg4S∙S∖n<s∖Mmm6lr∙t0tA4面3f⅞文件夹∖*JfFl 文件和文件关任务 J创建一个新文件夹 θ将这个文件英宣布到 WHtb H共享，及伴英 IT*+6Y。rkSP∙c∙ Urn C*÷Ssιrc∙6KB Un VV忖Inttllistns 25KB 10簪巷

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