操作系统实验报告-三大经典问题之生产者与消费者问题

计算机操作系统实验报告题目三大经典问题之生产者与消费者问题

一、课程设计的性质与任务

1、加深对并发协作进程同步与互斥概念的理解。通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程（线程）同步与互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固进程（线程）同步和互斥等有关的内容。

2、掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。

3、了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的

API函数。

4、培养学生能够独立进行知识综合，独立开发较大程序的能力。

5、培养提高学生软件开发能力和软件的调试技术。

6、培养学生开发大型程序的方法和相互合作的精神。

7、培养学生的创新意识。

8、培养学生的算法设计和算法分析能力。

9、培养学生对问题进行文字论述和文字表达的能力。

二、课程设计的内容及其要求

在Windows?XP、Windows?2000等操作系统下，使用的VC、VB、Java或C等编程语言，采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者消费者问题或哲学家进餐问题或读者-写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和互斥的实际问题。

要求：（1）经调试后程序能够正常运行。

（2）采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步互斥的关系。

（3）程序界面美观。

三、实验原理

本实验要求利用PV操作实现解决生产者——消费者问题中的同步问题。此问题描述的是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，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，消费者进程可从缓冲区中取走产品去消费，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装满且尚未取出的缓冲区中投放产品，并且生产者消费者互斥使用缓冲区。

四、实验原理图

五、算法实现

（1）有一个生产者线程ProduceThread，有1个消费者进程CustomerThread；缓冲区为shareList。

（2）使用线程同步：用synchonized关键字（加锁）使得一个时间内只能有一个线程得到执行，另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块；wait()让线程进入等待状态；notify（）函数唤醒一个处于等待状态的线程。

程序将一直循环运行）

（3）

六、源代码

package 操作系统;

/*

*产品类

*/

publicclass Goods {

int id;

String name;

public String toString(){

return id+" "+name;

}

}

package 操作系统;

import

/*

* 消费者线程：有产品时可以取出，无产品时等待

*/

publicclass CustomerThread extends Thread{ private ListshareList;

CustomerThread(ListshareList){

this.shareList=shareList;

}

publicvoid run(){

System.out.println("消费线程已启动..."+shareList.size());

while(true){

try{

synchronized(shareList){

while(shareList.size()==0){

//如果没有产品，消费线程则等待

shareList.wait();

}

while(shareList.size()>0){

System.out.println("<---消费线程取出产品："+shareList.remove(0).toString());

shareList.notify();

}

}

}catch(Exception ef){

ef.printStackTrace();

}

}

}

}

package操作系统;

import

/*

* 生产者线程：无数据时再存，存入一个要发通知 */

publicclass ProduceThread extends Thread{ //构造器参数是生产线程要放入的队列

public ProduceThread(ListshareList){

this.shareList=shareList;

}

publicvoid run(){

System.out.println("生产线程已启动..."+shareList.size());

while(true){

try{

Thread.sleep(2000);

synchronized(shareList){

while(shareList.size()>0){

shareList.wait();

}

while(shareList.size()==0){

Goods gs = new Goods();

count++;

gs.id=count;

="产品"+count;

System.out.println("--->生产线程放入对象："+gs.toString());

shareList.add(gs);

//通知消费线程，队列中有对象了

shareList.notify();

}

}

}catch(Exception ef){

ef.printStackTrace();

}

}

}