实验1：生产者消费者问题

福建农林大学金山学院实验报告

系（教研室）：专业：计算机科学与技术年级：

实验课程：生产者与消费者实验姓名：学号：

实验室号：1#608

计算机号：实验时间：指导教师签字：成绩：

实验1：生产者消费者问题

一、实验目的

生产者消费者问题是操作系统中经典的同步和互斥问题。通过实验，要求学生掌握两者之间的同步信号量和互斥信号量的使用，更深刻了解临界资源、同步和互斥的概念。

二、实验要求

1.一组生产者通过一个具有N个缓冲区的缓冲池循环不断地向一组消费者提供产

品。

2.建一个队列, 队列的长度由n记录, 定义两个指针, 分别指向队列的头和尾消

费者从头指针读取数据,每读取一个数据把n--，生产者把数据写入尾指针,

每写入一个数据就n++，当n=N的时候生产者暂停写入数据。

3.注意：缓冲池队列，用互斥锁保护。

三、实验内容和原理

1.分别画出生产者和消费者的流程图

2.针对生产者和消费者问题，可以分为哪几种情况，使用了哪些原语？分别代表

什么意思？过程如何？阐述哪些进程之间存在同步，哪些进程之间存在互斥。

3.缓冲区是否为临界资源？是否可以循环使用？通过什么来实现？举例说明（可

画图）

四、实验环境

1. 硬件：PC机；

2. 软件：Windows操作系统、。

五、算法描述及实验步骤

#include <>

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const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10;

unsigned short ProductID = 0;

unsigned short ConsumeID = 0;

unsigned short in = 0;

unsigned short out = 0;

int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];

bool g_continue = true;

HANDLE g_hMutex;

HANDLE g_hFullSemaphore;

HANDLE g_hEmptySemaphore;

DWORD WINAPI Producer(LPVOID);

DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);

int main()

{ g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);

g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);

g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);

const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3;

const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1;

const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;

HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT];

DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT];

DWORD consumerID[THREADS_COUNT];

for (int i=0;i

hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);

if (hThreads[i]==NULL) return -1;

}

for ( i=0;i

hThreads[PRODUCERS_COUNT+i]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[i] );

if (hThreads[i]==NULL) return -1;

}

while(g_continue){

if(getchar()){ . ";

std::cerr << "Succeed" << std::endl;

}

void Append()

{ std::cerr << "Appending a product ... ";

g_buffer[in] = ProductID;

in = (in+1)%SIZE_OF_BUFFER;

std::cerr << "Succeed" << std::endl;

for (int i=0;i

std::cout << i <<": " << g_buffer[i];

if (i==in) std::cout << " <-- 生产";

if (i==out) std::cout << " <-- 消费";

std::cout << std::endl;

}

}

void Take()

{ std::cerr << "Taking a product ... ";

ConsumeID = g_buffer[out];

out = (out+1)%SIZE_OF_BUFFER;

std::cerr << "Succeed" << std::endl;

for (int i=0;i

std::cout << i <<": " << g_buffer[i];

if (i==in) std::cout << " <-- 生产";

if (i==out) std::cout << " <-- 消费";

std::cout << std::endl; }

}

void Consume()

{ std::cerr << "Consuming " << ConsumeID << " ... "; std::cerr << "Succeed" << std::endl;

}

DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara)

{ while(g_continue){

WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE); WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);

Produce();

Append();

Sleep(1500);

ReleaseMutex(g_hMutex);

ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);

}

return 0;

}

DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara)