《计算机操作系统》实验指导书-2015

《计算机操作系统》实验指导书

实验类别：课内实验实验课程名称：计算机操作系统实验室名称：计算机科学与技术专业实验室实验课程编号： N02140113

总学时：8 学分： 4.5

适用专业：软件工程

先修课程：计算机导论及操作、计算机硬件

实验一进程同步控制

1、开发语言及实现平台或实验环境

C++/JA V A

Turbo C / Microsoft Visual Studio 6.0 / Microsoft Visual Studio .NET 2010

2、实验目的

（1）加强对进程概念的理解,尤其是对进程的同步与互斥机制的理解。

（2）分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥与同步的方法。

3、实验要求

（1）理解利用进程控制机制；

（2）理解利用信号量进行进程同步控制原理；

（3）使用某种编程语言进行模拟实现生产者-消费者进程。

4、实验原理

（注意：这个仅是个例子，仅供参考）

生产者-消费者问题描述的是：有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程与消费者进程能够并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将它所生产的产品放入一个缓冲区中；消费者进程可以从一个缓冲区中取走产品去消费。尽管所有的生产者和消费者进程都是以异步方式运行的，但它们之间必须保持同步，即不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品；也不允许生产者进程向一个已经装满产品的缓冲区中投放产品。

这是一个同步与互斥共存的问题。

生产者—消费者问题是一个同步问题。即生产者和消费者之间满足如下条件：

(1) 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是满的。

(2) 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是空的。

故设置两个信号量：

(1) empty：说明空缓冲区的数目，初值为有界缓冲区的大小N。

(2) full：说明已用缓冲区的数目，初值为０。

由于有界缓冲区是临界资源，因此，各生产者进程和各消费者进程之间必须互斥执行。故设置一个互斥信号量mutex，其初值为１。

5、实验步骤

参考实验代码如下：

class Q

{

String name;

int num=0;

int size=10;

}

class Producer implements Runnable

{

Q q;

Producer(Q q)

{

this.q = q;

="producer";

}

public void run()

{

while(true)

{

synchronized(q)

{

if(q.num

{

q.num++;

System.out.println("producer已生产第："+q.num+"个产品!");

try{

Thread.currentThread().sleep(100);

} catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

q.notify();

}

else

{

try{

System.out.println("producer stop!");

q.wait();

} catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

}

}

class Consumer implements Runnable

{

Q q;

Consumer(Q q)

{

this.q = q;

="consumer";

}

public void run()

{

while(true)

{

synchronized(q)

{

if(q.num>0)

{

System.out.println("consumer要消费第："+q.num+"个产品!");

q.num--;

try{

Thread.currentThread().sleep(100);

} catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

q.notifyAll();

}

else

{

try{

System.out.println("consumer stop!");

q.wait();

} catch(InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

}

}

public class project

{

public static void main(String[] args)

{

Q q = new Q();

new Thread(new Producer(q)).start();

new Thread(new Consumer(q)).start();

}