实验二 进程(线程)的同步与互斥

实验二 进程（线程）的同步与互斥

一、实验目的

1． 掌握基本的同步与互斥算法，理解生产者消费者模型。

2． 学习使用Windows 中基本的同步对象，掌握相关API 的使用方法。 3． 了解Windows 中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。

二、实验内容

1． 实验内容

以生产者/消费者模型为依据，在Windows 环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n 个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。

2． 实验要求

● 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；

三、相关API 的功能及使用

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)。

下面给出的是本实验使用到的API 的功能和使用方法简单介绍。 (1) 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,

Buffer(共享内存)

生产者

消费者

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)

(2) CreateMutex

●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);

●参数说明

lpMutexAttributes——必须取值NULL。

bInitialOwner——指示当前线程是否马上拥有该互斥量(即马上加锁)。

lpName——互斥量名称。

(3) CreateSemaphore

●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。该值大于等于0，但小于等于lMaximumCount指定的最大值。

lMaximumCount——信号量的最大值。

lpName——信号量名称。

(4) WaitForSingleObject

●功能——使程序处于等待状态，直到信号量hHandle出现(即其值大于0)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)。

(5) ReleaseSemaphore

●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。

(6) ReleaseMutex

●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);

●参数说明

hMutex——互斥量指针。

四、示例程序

//定义一个结构体用于存储线程的信息

struct ThreadInfo{

int serial; //线程号

char entity; //线程类别(生产者或消费者)

double delay; //等待时间

double persist; //操作时间

};

//生产者

void Producer(void *p)

{

//定义变量用于存储当前线程的信息

DWORD m_delay;

DWORD m_persist;

int m_serial;

//从参数中获得信息

m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial;

m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC);

m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist *INTE_PER_SEC);

while( running ){

//P操作