进程通信与进程同步机制实现

一．课程设计题目

某银行提供10个服务窗口（7个对私服务窗口，3个对公服务窗口）和100个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用，有对公和对私两类号，美味顾客只能选取其中一个。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。请用P、V操作写出进程的同步算法。

二．课程设计目的

1、掌握基本的同步与互斥算法，理解银行排队系统操作模型。

2、学习使用Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相关API 的使用方法。

3、了解Windows 2000/XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。

三．课程设计要求

◆学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则；

◆学习了解Windows同步对象及其特性；

◆熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法；

◆设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；

◆提交实验报告。

四．需要了解的知识

1.同步对象

同步对象是指Windows中用于实现同步与互斥的实体，包括信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)、临界区(Critical Section)和事件(Events)等。本实验中使用到信号量、互斥量和临界区三个同步对象。

2.同步对象的使用步骤：

◆创建/初始化同步对象。

◆请求同步对象，进入临界区(互斥量上锁)。

◆释放同步对象(互斥量解锁)。

五．需要用到的API函数及相关函数我们利用Windows SDK提供的API编程实现实验题目要求，而VC中包含有Windows SDK的所有工具和定义。要使用这些API，需要包含堆这些函数进行说明的SDK头文件——最常见的是Windows.h(特殊的API调用还需要包含其他头文件)。

本实验使用到的API的功能和使用方法简单介绍

1、WaitForSingleObject( hSemaphoreChairs , INFINITE );

WaitForSingleObject( hMutex , INFINITE );

●功能——使程序处于等待状态，直到信号量hHandle出现(即其值大于等于1)或超过规定的等待时间

●格式

DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);

●参数说明

hHandle——信号量指针。

dwMilliseconds——等待的最长时间(INFINITE为无限等待)。

2、ReleaseMutex( hMutex );

●功能——打开互斥锁，即把互斥量加1。成功调用则返回0

●格式

BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

ReleaseSemaphore( hSemaphoreShoppers ,1,NULL);

●功能——对指定信号量加上一个指定大小的量。成功执行

则返回非0值

●格式

BOOL ReleaseSemaphore(HANDLE hSemaphore,

LONG lReleaseCount,

LPLONG lppreviousCount );

●参数说明

hSemaphore——信号量指针。

lReleaseCount——信号量的增量。

lppreviousCount——保存信号量当前值。

3、hShoppersThread = CreateThread ( NULL ,0 , fnTreadFunction ,NULL , 0 ,NULL );

CreateThread

●功能——创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程

●格式

HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

DWORD dwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,

LPVOID lpParamiter,

DWORD dwCreationFlags,

Lpdword lpThread );

●参数说明

lpThreadAttributes——指向一个LPSECURITY_ATTRIBUTES(新线程的安全性描述符)。

dwStackSize——定义原始堆栈大小。

lpStartAddress——指向使用LPTHRAED_START_ROUTINE类型定义的函数。

lpParamiter——定义一个给进程传递参数的指针。dwCreationFlags——定义控制线程创建的附加标志。lpThread——保存线程标志符(32位)

4、hMutex = CreateMutex ( NULL , FALSE , NULL );

hMutexBarber = CreateMutex ( NULL , FALSE , NULL );

●功能——创建一个命名或匿名的互斥量对象

●格式

HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

BOOL bInitialOwner,

LPCTSTR lpName);

5. hSemaphoreChairs = CreateSemaphore ( NULL ,dwWaitVolume , dwWaitVolume , NULL );

hSemaphoreShoppers = CreateSemaphore ( NULL ,0 , dwWaitVolume , NULL );

●功能——创建一个命名或匿名的信号量对象

●格式

HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,

LONG lInitialCount,

LONG lMaximumCount,

LPCTSTR lpName );

●参数说明

lpSemaphoreAttributes——必须取值NULL。

lInitialCount——信号量的初始值。该值大于0，但小于lMaximumCount指定的最大值。

lMaximumCount——信号量的最大值。

lpName——信号量名称。

hBarberThread = CreateThread ( NULL ,0 ,

fnBarberFunction ,NULL , 0 ,NULL );