操作系统进程同步和互斥的实验报告

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进程(线程)同步和互斥实验报告

进程(线程)同步和互斥实验报告

进程(线程)同步和互斥实验报告操作系统实验报告课程名称操作系统实验名称进程(线程)的同步与互斥成绩学生姓名作业君专业软件工程班级、学号同组者姓名无实验日期2021一、实验题目: : 进程(线程)的同步与互斥二、实验目的:自行编制模拟程序,通过形象化的状态显示,加深理解进程的概念、进程之间的状态转换及其所带来的 PCB 内容、组织的变化,理解进程与其 PCB 间的一一对应关系。

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三、实验内容与要求: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;四、算法描述(含数据结构定义)或流程图#include <Windows.h> #include <iostream> #include<stdio.h> #include <math.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> using namespace std;#define MA__THREAD_NUM 64//最大线程数 #define INTE_PER_SEC 1000//延迟时间的毫秒值 const int SIZE_OF_BUFFER = 10;//缓冲区长度 int ProductID = 0;//产品号 int ConsumeID = 0;//将被消耗的产品号 int in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标 int out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标 bool running = true;//判断程序能否继续执行的逻辑值 intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列 HANDLE g_hMute_;//公有信号量,用于线程间的互斥 HANDLEg_hFullSemaphore;//生产者的私有信号量,当缓冲区满时迫使生产者等待HANDLE g_hEmptySemaphore;//消费者的私有信号量,当缓冲区空时迫使消费者等待//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cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求生产.” << endl;WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore, INFINITE);cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_, INFINITE);Sleep(m_delay);//延迟等待//生产一个产品cout << “生产者线程”<< m_serial << “ 生产” << ++ProductID << “ 号产品成功.” << endl;cout << “生产者线程” << m_serial << “ 请求将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区.” << endl;//把新生产的产品放入缓冲区g_buffer[in] = ProductID;in = (in +1)%SIZE_OF_BUFFER;Sleep(m_persist);//操作等待cout << “生产者线程” << m_serial << “ 将产品” << ProductID << “ 投入缓冲区中成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图(■代表已有产品,□代表没有产品):” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore, 1, NULL);} }//消费者 void Consumer(void_p) {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cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求消费.” << endl;WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore, INFINITE);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求独占缓冲区.” << endl;WaitForSingleObject(g_hMute_,INFINITE);Sleep(m_delay); //延迟等待//从缓冲区中取出一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 请求取出一个产品.” << endl;ConsumeID = g_buffer[out];g_buffer[out] = 0;out = (out + 1) % SIZE_OF_BUFFER;cout << “消费者线程” << m_serial << “ 取出产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//消耗一个产品cout << “消费者线程” << m_serial << “ 开始消费消费产品” << ConsumeID << “.” << endl;Sleep(m_persist);cout << “消费者线程” << m_serial << “ 消费产品” << ConsumeID << “ 成功.” << endl;//输出缓冲区当前的状态cout << “____________________________” << endl<< “\n 当前缓冲区情况如图:” << endl;for (int i = 0;i < SIZE_OF_BUFFER;++i){if (g_buffer[i] != 0)cout << “■”;elsecout << “□”;}cout << “\n\n____________________________\n” << endl;//V 操作ReleaseMute_(g_hMute_);ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore, 1, NULL);} }void prod_cons {//创建互斥信号量g_hMute_ = CreateMute_(NULL, FALSE, NULL);//创建同步信号量g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER, SIZE_OF_BUFFER, NULL);g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 0,SIZE_OF_BUFFER, NULL);srand((unsigned)time(NULL));//以时间函数为种子const unsigned short THREADS_COUNT = rand % 5 + 5; //总的线程数(随机生成)//线程对象的数组HANDLE hThreads[MA__THREAD_NUM];ThreadInfo thread_info[MA__THREAD_NUM];DWORD thread_ID; //线程 IDint num = 0;//临时变量,用于循环语句cout << “系统开始模拟,并自动生成模拟数据...” << endl;system(“pause”); //暂停确认开始执行cout << “线程总数:” << THREADS_COUNT << endl;//循环随机生成各个线程的信息while (num != THREADS_COUNT){thread_info[num].serial = num + 1;if (rand % 2 == 1)thread_info[num].entity = "P";elsethread_info[num].entity = "C";thread_info[num].delay = rand % 5 + 1;thread_info[num].persist = rand % 6 + 2;num++;}cout << “\n 系统生成数据结束,模拟数据如下:” << endl<< “线程号线程类别延迟时间操作时间” << endl;for (int _ = 0;_ < THREADS_COUNT;_++)cout << “” << thread_info[_].serial << “\t”<< “” << thread_info[_].entity << “\t”<< “” << thread_info[_].delay << “\t\t”<< “” << thread_info[_].persist << endl;cout << “\n\n==================生产者-消费者开始==================\n” << endl;//创建线程for (int i = 0;i < THREADS_COUNT;i++){//创建生产者线程if (thread_info[i].entity == "P")hThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Producer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);//创建消费者线程elsehThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consumer), ;thread_info[i], 0, ;thread_ID);}while (running){if (getchar){//按回车后终止程序运行running = false;}}cout << “系统模拟结束...” << endl; } int main {cout << “\n==================生产者-消费者模拟==================\n” << endl;prod_cons; }五、实验过程1、记录生产者和消费者的同步执行过程。

进程的同步与互斥实验报告

进程的同步与互斥实验报告

进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程(线程)的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念,本实验旨在通过实际操作,加深对这些概念的理解和掌握。

通过编写多个进程(线程),并在其间进行同步与互斥操作,验证同步与互斥的实际效果。

2.实验环境本实验在Linux系统下进行,使用C/C++语言编程。

3.实验内容3.1同步在实验中,我们编写了两个进程A和B,这两个进程需要按照特定的顺序执行。

为了实现同步,我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。

3.2互斥在实验中,我们编写了多个进程C和D,这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。

为了实现互斥,我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。

4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码,使用信号量机制实现同步。

进程A先运行,然后通过信号量唤醒进程B,进程B再开始执行。

通过观察进程的运行顺序,验证同步机制是否起作用。

4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码,使用互斥锁机制实现互斥。

进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问,通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。

观察进程的输出结果,验证互斥机制是否起作用。

5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出,同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行,证明了同步机制的有效性。

互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源,证明了互斥机制的有效性。

7.实验总结通过本次实验,我深刻理解了进程(线程)的同步与互斥,并通过实际操作加深了对这些概念的理解。

同步和互斥是操作系统中非常重要的概念,对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。

在实际开发中,我们应该合理使用同步和互斥机制,以确保程序的正确性和并发执行的效率。

操作系统实验进程同步与互斥

操作系统实验进程同步与互斥

操作系统实验进程同步与互斥操作系统实验进程同步与互斥实验目的1.掌握进程同步和互斥原理,理解生产者-消费者模型;2.学习Windows2000/xp中的多线程并发执行机制;3.学习使用Windows SDK解决读者-写者问题。

试验内容1依据生产者-消费者模型,在Windows 2000/xp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,分析、熟悉生产者消费者问题仿真的原理和实现技术。

(见附件2)试验内容2参考实验内容1和附件2伪码,编程解决读者-写者问题的程序。

(具体要求和读写者问题原始伪码内容见附件1)相关知识Windows 2000/XP的线程控制CreateThread完成线程创建,在调用进程的地址空间上创建一个线程,以执行指定的函数;它的返回值为所创建线程的句柄。

ExitThread用于结束当前线程。

SuspendThread可挂起指定的线程。

ResumeThread可激活指定线程,它的对应操作是递减指定线程的挂起计数,当挂起计数减为0时,线程恢复执行。

Windows 2000/XP的进程互斥和同步在Windows 2000/XP中提供了临界区、互斥对象、信号量对象同步对象和相应的系统调用,用于进程和线程同步。

临界区对象(Critical Section)只能用于在同一进程内使用的临界区,同一进程内各线程对它的访问是互斥进行的。

相关API包括:InitializeCriticalSection对临界区对象进行初始化;EnterCriticalSection等待占用临界区的使用权,得到使用权时返回;TryEnterCriticalSection非等待方式申请临界区的使用权;申请失败时,返回0;LeaveCriticalSection释放临界区的使用权;DeleteCriticalSection释放与临界区对象相关的所有系统资源。

互斥对象(Mutex)互斥对象相当于互斥信号量,在一个时刻只能被一个线程使用。

南昌大学操作系统实验报告二编程模拟进程间的同步和互斥

南昌大学操作系统实验报告二编程模拟进程间的同步和互斥
#define NUM_PROCS 5//5个子进程
#defineSEM_ID 250//信号量
#define "/tmp/sem_aaa"
#defineDELAY 4000000
voidupdate_ sem_set_id,char *,int number){
ﻩstructsembufsem_op;
#include<stdio.h>//标准输入输出头文件
#include<stdlib.h>//standardlibrary标准库头文件
#include<unistd.h>//POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件,包含了许多UNIX系统服务的函数原型,例如read函数、write函数和getpid函数。

(二)生产者消费者问题
生产者消费者问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中,然后重复此过程。与此同时,消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据,消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
for(i=0;i<3;i++){
update_,);
for(j=0;j<4000000;j++);
}
}
int main(intargc,char **argv)
{
intsem_set_id; //信号量集的ID
ﻩunionsemun sem_val; //信号量的数值,用于semctl()
ﻩintchild_pid;
FILE*建立一个文件指针

实验四同步与互斥Linux实验报告

实验四同步与互斥Linux实验报告

实验四同步与互斥【实验目的和要求】1、掌握进程(线程)的同步与互斥。

2、掌握生产者消费者问题的实现方法。

3、掌握多线程编程方法。

【实验内容】实现生产者消费者问题1、有一个仓库,生产者负责生产产品,并放入仓库,消费者会从仓库中拿走产品(消费)。

2、仓库中每次只能入一个(生产者或消费者)。

3、仓库中可存放产品的数量最多10个,当仓库放满时,生产者不能再放入产品。

4、当仓库空时,消费者不能从中取出产品。

5、生产、消费速度不同。

【实验原理】1、信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1,信号量empty和full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数,信号量empty初始化为n,信号量full初始化为0。

2、定义如下结构及数据:定义缓冲区内的数据类型:typedef int buffer_item;缓冲区:buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];对缓冲区操作的变量:int in,out;信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求:pthread_mutex_t mutex;信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数:sem_t empty,full; 可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度:int pro_speed,con_speed;对缓冲区操作的自增函数:#define inc(k) if(k < BUFFER_SIZE) k = k+1;else k=03、并定义了如下实现问题的函数模块:将生产的产品放入缓冲区: int insert_item(buffer_item item)从缓冲区内移走一个产品: int remove_item(buffer_item *item)生产者进程:void *producer(void *param)消费者进程:void *consumer(void *param)生产者结构进程消费者结构进程【程序代码】//sx.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<time.h>#define inc(k) if(k<BUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10//缓冲区的大小typedef int buffer_item;//定义缓冲区内的数据类型buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];//缓冲区int in,out;//对缓冲区操作的变量pthread_mutex_t mutex;//信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求sem_t empty,full;//信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数int pro_speed,con_speed;//可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度int insert_item(buffer_item item){//将生产的产品放入缓冲区buffer[in]=item;printf("******insert缓冲池第%d号******\n",in);inc(in);}int remove_item(buffer_item *item){//从缓冲区内移走一个产品*item = buffer[out];printf("******remove缓冲池第%d号******\n",out);inc(out);}void *producer(void *param){//生产者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-pro_speed));printf("\n******第%d次生产******\n",++num);printf("******等待empty信号******\n");sem_wait(&empty);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁,准备生产******\n");item = rand()%1000+1;printf("******生产产品%d*******\n",item);insert_item(item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次生产结束*******\n\n",num); pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full);}}void *consumer(void *param){//消费者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-con_speed));printf("\n******第%d次消费*****\n",++num); printf("******等待full信号******\n");sem_wait(&full);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁,准备消费******\n"); remove_item(&item);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty);printf("******消费产品%d*******\n",item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次消费结束*******\n\n",num); }}int main()//主函数{pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t attr1,attr2;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf("***********************\n");printf("********开始!***********\n");printf("***********************\n");printf("生产者速度(1-15):\n");scanf("%d",&pro_speed);printf("消费者速度(1-15):\n");scanf("%d",&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr1,producer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf("*******程序over*******\n");return 0;}【实验步骤】编写程序代码gedit sx.c,再对代码进行编译gcc sx.c –o sx –lpthread,编译无错误,进行运行./sx,根据提示要求进行填写生产者和消费速度,观察消费者和生产者进程。

2.实验:进程的同步和互斥

2.实验:进程的同步和互斥

《操作系统实验》
实验一:进程的同步和互斥
黄伯虎
实验内容
生产者消费者问题实现
描述:
假设存在两类进程:生产者,消费者。

它们共享n个缓冲区。

生产者行为:生产产品(每次生产1个),并将产品放入空缓冲区,循环往复,永不停息;
消费者行为:将产品从缓冲区中取出,进行消费(每次消费1个),循环往复,永不停息。

规定:缓冲区满,生产者不能放产品;缓冲区空,消费者不能取产品
要求
基本要求
实现当n=1,生产者、消费者各为1个时,同步和互斥过程
扩展要求(可选)
实现当n=c(整常数),生产者、消费者有多个(>1)时,同步和互斥过程平台和工具(原则不限,推荐如下)
Win32平台
VC++6.0
结果显示
字符界面,能说明问题即可
最终成果形式
提交实验报告1份(格式参见附件A)
报告提交时限:下一次实验开始前
提交形式:email
提交的邮件主题请按照如下格式书写:“学号+姓名+实验名称.rar/.doc”
如“030811300+张三+进程同步与互斥.rar/.doc”提交地址:
13班:xdos1@
14,31班:xdos2@。

操作系统实验报告——进程同步与互斥

操作系统实验报告——进程同步与互斥

操作系统实验报告——进程同步与互斥一、实验内容本实验主要内容是通过编写程序来实现进程的同步与互斥。

具体来说,是通过使用信号量来实现不同进程之间的同步和互斥。

我们将编写两个进程,一个进程负责打印奇数,另一个进程负责打印偶数,两个进程交替打印,要求打印的数字从1开始,直到100结束。

二、实验原理进程的同步是指多个进程之间按照一定的顺序执行,进程之间互相等待的关系。

而进程的互斥是指多个进程竞争同一个资源,需要通过其中一种方式来避免同时访问共享资源,以免造成数据错乱。

在本实验中,我们使用信号量来实现进程的同步与互斥。

信号量是一个计数器,用于表示一些共享资源的可用数量。

进程在访问共享资源时,需要先对信号量进行操作,当信号量大于0时,表示资源可用,进程可以访问;当信号量等于0时,表示资源不可用,进程需要等待。

进程同步的实现可以通过信号量的P操作与V操作来完成。

P操作用于申请资源,当资源可用时,将计数器减一,并进入临界区;V操作用于释放资源,当资源使用完毕时,将计数器加一,使等待资源的进程能够申请。

进程互斥的实现可以通过信号量的P操作与V操作结合临界区来完成。

当多个进程需要访问共享资源时,需要先进行P操作,进入临界区,访问完毕后进行V操作,离开临界区。

三、实验步骤1.首先,我们需要创建两个进程,一个进程负责打印奇数,另一个进程负责打印偶数。

2. 然后,我们创建一个共享变量count,用来记录打印的数字。

3. 接着,我们创建两个信号量odd和even,用来控制进程的同步与互斥。

odd信号量初始值为1,表示打印奇数的进程可以访问;even信号量初始值为0,表示打印偶数的进程需要等待。

4.编写奇数打印进程的代码,首先进行P操作,判断奇数信号量是否大于0,如果大于0,表示可以打印奇数。

5. 如果可以打印奇数,将count加一,并输出当前的奇数,然后进行V操作,释放偶数打印进程的等待。

6.同样的,编写偶数打印进程的代码,首先进行P操作,判断偶数信号量是否大于0,如果大于0,表示可以打印偶数。

实验四同步与互斥Linux实验报告材料

实验四同步与互斥Linux实验报告材料

实验四同步与互斥Linux实验报告材料一、实验目的本次实验旨在深入理解和掌握Linux 操作系统中的同步与互斥机制。

通过实际的编程和操作,观察不同进程或线程之间的协作与竞争情况,从而更好地理解操作系统如何有效地管理资源和避免冲突。

二、实验环境本次实验使用的是 Linux 操作系统,具体版本为_____。

开发工具为_____,编译器为_____。

三、实验内容(一)信号量的使用信号量是一种用于实现进程或线程同步与互斥的重要机制。

在实验中,我们创建了一个简单的信号量示例,通过对信号量的操作来控制对共享资源的访问。

首先,定义了一个信号量,并初始化其值。

然后,创建了多个进程或线程,它们在访问共享资源之前需要先获取信号量,访问完成后释放信号量。

通过这种方式,确保了在同一时刻只有一个进程或线程能够访问共享资源,避免了数据的不一致性和冲突。

(二)互斥锁的应用互斥锁是另一种常见的同步机制,用于保证在任何时刻只有一个线程能够访问被保护的代码段或资源。

在实验中,我们创建了一个互斥锁,并在需要保护的关键代码段前加锁,执行完相关操作后解锁。

这样,即使多个线程同时尝试进入关键代码段,也只有一个线程能够成功获取锁,其他线程将被阻塞,直到持有锁的线程释放锁。

(三)条件变量的实践条件变量通常与互斥锁一起使用,用于实现线程之间的等待和通知机制。

我们创建了一个条件变量,并结合互斥锁实现了线程之间的通信。

当某个条件满足时,通过通知条件变量来唤醒等待的线程,使其继续执行后续操作。

四、实验步骤(一)准备工作1、安装所需的开发工具和编译器,并确保环境变量配置正确。

2、熟悉相关的 API 函数和库函数的使用方法。

(二)编写代码1、根据实验要求,分别编写使用信号量、互斥锁和条件变量的代码示例。

2、确保代码的逻辑清晰,注释完整,便于理解和调试。

(三)编译和运行1、使用编译器对编写的代码进行编译,检查是否存在语法错误。

2、运行编译后的程序,观察输出结果,分析程序的执行流程和同步效果。

操作系统实验报告_实验四

操作系统实验报告_实验四

操作系统实验报告_实验四一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入了解和掌握操作系统中进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和相关技术。

通过实际的实验操作,增强对操作系统原理的理解,提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为_____,开发工具为_____,实验在_____计算机上进行。

三、实验内容(一)进程管理实验1、进程创建与终止使用系统调用创建多个进程,并观察进程的状态变化。

实现进程的正常终止和异常终止,并分析其对系统资源的影响。

2、进程同步与互斥利用信号量机制实现进程之间的同步与互斥操作。

分析不同同步方式的性能和适用场景。

(二)内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法,如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。

观察内存分配和回收过程中内存空间的变化情况。

2、页面置换算法实现几种常见的页面置换算法,如先进先出(FIFO)算法、最近最少使用(LRU)算法和时钟(Clock)算法。

通过模拟不同的页面访问序列,比较不同算法的性能。

(三)文件系统实验1、文件创建与删除使用系统调用创建和删除文件,并观察文件系统的相应变化。

分析文件创建和删除过程中的系统开销。

2、文件读写操作对文件进行读写操作,实现文件内容的读取和修改。

研究文件读写的效率和缓冲区管理机制。

四、实验步骤(一)进程管理实验步骤1、进程创建与终止编写程序,使用系统调用创建多个子进程。

在每个子进程中执行特定的任务,并在完成后正常终止。

故意制造异常情况,使某个子进程异常终止,观察系统的处理方式。

2、进程同步与互斥定义信号量,并初始化其值。

在多个进程中使用信号量进行同步和互斥操作。

输出进程的执行顺序和状态,验证同步与互斥的效果。

(二)内存管理实验步骤1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法函数。

模拟内存请求和释放的过程,调用相应的算法进行内存分配和回收。

输出每次分配和回收后的内存状态。

2、页面置换算法构建页面访问序列。

操作系统实验-进程同步与互斥

操作系统实验-进程同步与互斥

操作系统实验-进程同步与互斥实验四:进程的管道通信实验题目进程的管道通信实验目的加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。

学习进程创建的过程,进一步认识进程并发执行的实质。

分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法。

学习解决进程同步的方法。

掌握Linux系统中进程间通过管道通信的具体实现实验内容使用系统调用pipe()建立一条管道,系统调用fork()分别创建两个子进程,它们分别向管道写一句话,如:Child process1 is sending a message!Child process2 is sending a message!父进程分别从管道读出来自两个子进程的信息,显示在屏幕上。

当然,仅仅通过屏幕上输出这两句话还不能说明实现了进程的管道通信,为了能够更好的证明和显示出进程的同步互斥和通信,在其中要加入必要的跟踪条件,如一定的输出语句等,来反映程序的并发执行情况实验要求这是一个设计型实验,要求自行、独立编制程序。

两个子进程要并发执行。

实现管道的互斥使用。

当一个子进程正在对管道进行写操作时,另一个欲写入管道的子进程必须等待。

使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作,用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定。

实现父子进程的同步,当父进程试图从一空管道中读取数据时,便进入等待状态,直到子进程将数据写入管道返回后,才将其唤醒。

为了清楚的反应进程的同步,在子进程完成相应的操作后,调用sleep()函数睡眠一段时间(程序中定为3s)。

父进程先执行wait()函数,当有子进程执行完毕后,会得到子进程的返回结果并清理子进程。

若子进程没执行完,父进程一直执行wait()进行监听,知道有一个子进程执行完成为僵尸进程。

程序中用到的系统调用因为程序时在linux系统上进行编写的,所以其中要利用到相关的linux提供的系统调用。

所用到的系统调用包含在如下头文件中。

#include#include#include#include#include#includefork() 用于创一个子进程。

操作系统实验报告三

操作系统实验报告三

操作系统实验报告三一、实验目的本次操作系统实验的目的在于深入了解操作系统的进程管理、内存管理和文件系统等核心功能,通过实际操作和观察,增强对操作系统原理的理解和掌握,提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验在 Windows 10 操作系统环境下进行,使用了 Visual Studio 2019 作为编程工具,并借助了相关的操作系统模拟软件和调试工具。

三、实验内容与步骤(一)进程管理实验1、创建多个进程使用 C++语言编写程序,通过调用系统函数创建多个进程。

观察每个进程的运行状态和资源占用情况。

2、进程同步与互斥设计一个生产者消费者问题的程序,使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。

分析在不同并发情况下程序的执行结果,理解进程同步的重要性。

(二)内存管理实验1、内存分配与回收实现一个简单的内存分配算法,如首次适应算法、最佳适应算法或最坏适应算法。

模拟内存的分配和回收过程,观察内存的使用情况和碎片产生的情况。

2、虚拟内存管理了解 Windows 操作系统的虚拟内存机制,通过查看系统性能监视器观察虚拟内存的使用情况。

编写程序来模拟虚拟内存的页面置换算法,如先进先出(FIFO)算法、最近最少使用(LRU)算法等。

(三)文件系统实验1、文件操作使用 C++语言对文件进行创建、读写、删除等操作。

观察文件在磁盘上的存储方式和文件目录的结构。

2、文件系统性能测试对不同大小和类型的文件进行读写操作,测量文件系统的读写性能。

分析影响文件系统性能的因素,如磁盘碎片、缓存机制等。

四、实验结果与分析(一)进程管理实验结果1、创建多个进程在创建多个进程的实验中,通过任务管理器可以观察到每个进程都有独立的进程 ID、CPU 使用率、内存占用等信息。

多个进程可以并发执行,提高了系统的资源利用率。

2、进程同步与互斥在生产者消费者问题的实验中,当使用正确的信号量机制时,生产者和消费者能够协调工作,不会出现数据不一致或死锁的情况。

进程互斥与进程同步实验

进程互斥与进程同步实验

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · sem_wait(&s_sem); /*对信号量的 P 操作*/ 临界区语句; sem_post(&full_sem); /*对信号量的 V 操作*/ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 实例:一般情况下的生产者消费者问题 程序名:ProducerConsumer.c 程序正文:可分两种情况 (1) Linux 版本 /*多个生产者多个消费者多个缓冲区*/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> # include <unistd.h>*/ #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define M 10 /* 缓冲区数目*/ #define #define NP 6 /*生产者数目*/ NC 4 /*消费者数目*/
1 POSIX 线程编程基础
POSIX 线程模型中创建线程使用 pthread_t 变量,其步骤为: 声明:pthread_t a_thread; 创建:使用函数
int pthread_create(pthread_t *p, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_rtn)(void),void *arg);
返回值: 如果正常创建,返回 0;否则返回一个非零的值。 第一个参数:pthread_t 变量(线程变量)的名字; 第二个参数:设置线程属性。 第三个参数:线程运行函数的起始地址(即函数名) 。 第四个参数:线程运行函数的参数。

实验四-同步与互斥-Linux实验报告

实验四-同步与互斥-Linux实验报告

实验四-同步与互斥-Linux实验报告实验四同步与互斥 Linux 实验报告一、实验目的本次实验旨在深入理解操作系统中进程的同步与互斥概念,通过在Linux 环境下进行编程实践,掌握相关的实现方法和技术,提高对并发控制的认识和应用能力。

二、实验环境操作系统:Linux(Ubuntu 2004)编程语言:C 语言开发工具:GCC 编译器三、实验原理(一)同步同步是指多个进程在执行过程中需要按照一定的顺序协调工作,以确保它们之间的操作具有正确的逻辑关系。

常见的同步机制包括信号量、条件变量等。

(二)互斥互斥是指在同一时刻,只允许一个进程访问共享资源,以避免多个进程同时操作导致的数据不一致或错误。

实现互斥的常见方法有互斥锁、临界区等。

四、实验内容(一)使用信号量实现生产者消费者问题1、问题描述生产者不断生产产品并放入缓冲区,消费者从缓冲区取出产品进行消费。

缓冲区大小有限,当缓冲区满时生产者停止生产,当缓冲区为空时消费者停止消费。

2、实现思路创建一个信号量来表示缓冲区的可用空间数量,另一个信号量表示缓冲区中已有的产品数量。

生产者在生产前检查可用空间信号量,消费者在消费前检查产品数量信号量。

3、代码实现```cinclude <stdioh>include <stdlibh>include <pthreadh>include <semaphoreh>define BUFFER_SIZE 5int bufferBUFFER_SIZE;int in = 0;int out = 0;sem_t empty_sem;sem_t full_sem;pthread_mutex_t mutex;void producer(void arg) {int item;while (1) {item = rand()% 100;sem_wait(&empty_sem);pthread_mutex_lock(&mutex);bufferin = item;printf("Producer: Produced item %d at position %d\n", item, in);in =(in + 1) % BUFFER_SIZE;pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full_sem);}return NULL;}void consumer(void arg) {int item;while (1) {sem_wait(&full_sem);pthread_mutex_lock(&mutex);item = bufferout;printf("Consumer: Consumed item %d from position %d\n", item, out);out =(out + 1) % BUFFER_SIZE;pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty_sem);}return NULL;}int main(){pthread_t producer_thread, consumer_thread;sem_init(&empty_sem, 0, BUFFER_SIZE);sem_init(&full_sem, 0, 0);pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);pthread_join(producer_thread, NULL);pthread_join(consumer_thread, NULL);sem_destroy(&empty_sem);sem_destroy(&full_sem);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;}```(二)使用互斥锁实现读者写者问题1、问题描述存在多个读者和一个写者,读者可以同时读取数据,但写者在写数据时不允许有其他读者或写者访问。

操作系统实验报告——进程同步与互斥

操作系统实验报告——进程同步与互斥

《进程同步与互斥》实验报告实验序号:01 实验项目名称:进程同步与互斥学号姓名专业、班实验地点指导教师时间一、实验目的1、掌握基本的进程同步与互斥算法,理解生产者-消费者问题。

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。

4、设计程序,实现生产者-消费者进程(线程)的同步与互斥;二、实验环境Windows 2000/XP + Visual C++ 6.0三、实验内容以生产者-消费者模型为依据,在Windows 2000/XP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。

四、设计思路和流程框图生产者进程的功能:生产东西,供消费者消费;消费者进程的功能:消费生产者生产的东西。

生产者生产产品并存入缓冲区供消费者取走使用,消费者从缓冲器内取出产品去消费。

在生产者和消费者同时工作时,必须禁止生产者将产品放入已装满的缓冲器内,禁止消费者从空缓冲器内取产品。

五、源程序(含注释)清单#include<windows.h>printf("Consumer %2d finish consuming product %2d\n ",m_serial,m_thread_request[i]);}//离开临界区LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]);}}六、测试结果以及实验总结1、通过实验进一步了解了基本的进程同步与互斥算法,理解生产者-消费者问题2、掌握了相关API的使用方法。

3、了解到进程是一个可以拥有资源的基本单位,是一个可以独立调度和分派的基本单位。

而线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分配的基本单位,故又称为轻权(轻型)进程(Light Weight Process)。

操作系统实训报告进程同步和互斥

操作系统实训报告进程同步和互斥

进程同步和互斥一、设计目的:通过实现哲学家进餐问题的同步深入了解和掌握进程同步和互斥的原理。

二、设计内容哲学家有N个,也定全体到达后开始讨论:在讨论的间隙哲学家进餐,每人进餐时都需使用刀、叉各一把,所有哲学家刀和叉都拿到后才能进餐。

哲学家的人数、餐桌上的布置自行设定,实现刀和叉的互斥使用算法的程序实现。

三、开发环境windows环境,VC6.0平台。

四、分析设计<一>实验原理不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问。

每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(Critical Section)。

每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区(Critical Section)(临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源)。

每次只准许一个进程进入临界区,进入后不允许其他进程进入。

不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问。

本程序主要使用了EnterCriticalSection (&cs)和LeaveCriticalSection (&cs)两个函数实现临界区互斥。

EnterCriticalSection (&cs)用来进入临界区,LeaveCriticalSection (&cs)用来离开临界区。

哲学家进餐问题设定图<二>程序结构1、主程序模块(详见图1)2、状态改变模块(详见图2)3、返回哲学家状态模块(详见图3)4、返回餐具状态模块(详见图4)<三>数据结构:程序中定义一个哲学家类,包含两个私有对象和四个公有对象。

Number对象:报讯哲学家的编号。

Status对象:用于保存当前该哲学家的状态,0表示正在等待(即处于饥饿状态)1表示得到餐具正在吃饭,2表示正在思考Philosopher(int num)方法:哲学家类构造函数,参数num表示哲学家编号find() const方法:返回该哲学家编号getinfo() const方法:返回哲学家当前状态Change()方法:根据题目要求改变哲学家的状态(等待->进餐->思考->等待…………)另外,程序中包含一个公有对象,bool类型数组tools[6],用来保存6把餐当前状态:true 表示该餐具当前空闲,false表示该餐具当前正被使用。

操作系统课程实验报告

操作系统课程实验报告

操作系统课程实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的软件之一,它负责管理计算机的硬件资源和软件资源,为用户提供一个良好的工作环境。

通过操作系统课程实验,旨在深入理解操作系统的基本原理和功能,提高对操作系统的实际操作能力和问题解决能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为Windows 10 和Linux(Ubuntu 1804),开发工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。

三、实验内容(一)进程管理1、进程创建与终止在 Windows 系统中,使用 C++语言创建多个进程,并通过进程句柄控制进程的终止。

在 Linux 系统中,使用 fork()系统调用创建子进程,并通过 exit()函数终止进程。

2、进程同步与互斥使用信号量实现进程之间的同步与互斥。

在 Windows 中,利用CreateSemaphore()和 WaitForSingleObject()等函数进行操作;在Linux 中,通过 sem_init()、sem_wait()和 sem_post()等函数实现。

(二)内存管理1、内存分配与释放在 Windows 中,使用 HeapAlloc()和 HeapFree()函数进行动态内存的分配与释放。

在 Linux 中,使用 malloc()和 free()函数完成相同的操作。

2、内存页面置换算法实现了几种常见的内存页面置换算法,如先进先出(FIFO)算法、最近最少使用(LRU)算法等,并比较它们的性能。

(三)文件系统管理1、文件创建与读写在 Windows 和 Linux 系统中,分别使用相应的 API 和系统调用创建文件,并进行读写操作。

2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。

四、实验步骤(一)进程管理实验1、进程创建与终止(1)在 Windows 系统中,编写 C++程序,使用 CreateProcess()函数创建新进程,并通过 TerminateProcess()函数终止指定进程。

操作系统进程同步和互斥的实验报告

操作系统进程同步和互斥的实验报告

湖南农业大学信息科学技术学院学生实验报告【实验步骤、过程】(含原理图、流程图、关键代码,或实验过程中的记录、数据等)生产者进程(进程由多个线程组成)生产信息,例如它可以是计算进程。

消费者进程使用信息,它可以是输岀打印进程。

由于生产者和消费者彼此独立,且运行速度不确定,所以很可能岀现生产者已产生了信息而消费者却没有来得及接受信息这种情况。

为此,需要引入由一个或者若干个存储单元组成的临时存储区,以便存放生产者所产生的信息,平滑进程间由于速度不确定所带来的问题。

这个临时存储区叫做缓冲区,通常用一维数组来表示。

由一个或若干个存储单元组成的缓冲区叫作“有穷缓冲区”。

下面我们来分析一下有穷缓冲的生产者和消费者的例子。

原理图假设有多个生产者和多个消费者,它们共享一个具有n个存储单元的有穷缓冲区Buffer(O .... n -1),这是一个环形队列。

其队尾指针Rear指向当前信息应存放的位置(Buffer[Rear]),队首指针Front指向当前取出信息的位置(Buffer[front])。

生产者进程总是把信息存放在Buffer[Rear]中,消费者进程则总是从Buffer [Rear] 中取出信息。

如果想使生产者进程和消费者进程协调合作,则必须使它们遵循如下规则:1)只要缓冲区有存储单元,生产者都可往其中存放信息;当缓冲区已满时,若任意生产者提岀写要求,则都必须等待;2)只要缓冲区中有消息可取,消费者都可从缓冲区中取岀消息;当缓冲区为空时,若任意消费者想取岀信息,则必须等待;3)生产者们和消费者们不能同时读、写缓冲区。

流程图代码:public class ProducerC on sumer { public static void main( Str in g[] args) { Syn cStack ss = new Syn cStack(); Producer p = new Producer(ss);Con sumer c = new Con sumer(ss); new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(c).start();}}class WoTou {int id;WoTou(i nt id) {=id;}public Stri ng toStri ng() {return "WoTou :" + id;}}class Syn cStack {int in dex = 0;WoTo u[] arrWT = new WoTou[6];public syn chr oni zed void push(WoTou wt) { while(i ndex == {try {();} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}();arrWT[i ndex] = wt;in dex ++;}public syn chr oni zed WoTou pop() { while(i ndex == 0) {try {();} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}();in dex--;retur n arrWT[i ndex];}}class Producer impleme nts Runn able { Syn cStack ss = n ull;Producers yn cStack ss) {=ss;}public void run() {for(i nt i=0; i<20; i++) {WoTou wt = new WoTou(i);(wt);"生产了:“ + wt);try {((in t)() * 200));} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}}}class Con sumer impleme nts Runn able { Syn cStack ss = n ull;Con sumer(S yn cStack ss) {=ss;}public void run() {for(i nt i=0; i<20; i++) {WoTou wt =();"消费了:" + wt);try {((in t)() * 1000));} catch (In terruptedExcepti on e) {();}}}}结果:(随机的)生产了:WoTou : 0生产了:WoTou : 0 消费了:WoTou:0生产了:WoTou: 1 生产了:WoTou: 1 生产了:WoTou: 1 生产了:WoTou:2 生产了:WoTou : 3 消费了:WoTou : 2 消费了:WoTou:3生产了:WoTou : 4 消费了:WoTou : 4 生产了:WoTou:5 消费了:WoTou:5生产了:WoTou : 6 消费了:WoTou : 6 生产了:WoTou:2 消费了:WoTou:2生产了:WoTou : 3 消费了:WoTou : 3 生产了:WoTou:4 消费了:WoTou:4生产了:WoTou : 5 消费了:WoTou : 5 生产了:WoTou:6消费了:WoTou:6【实验结果或总结】(对实验结果进行相应分析,或总结实验的心得体会,并提出实验的改进意见)【备注】。

操作系统进程同步与互斥实验报告0204192337

操作系统进程同步与互斥实验报告0204192337

学生实验报告姓名:年级专业班级学号成绩#define N 1 //N定义为临界资源!printf("请输入三个进程:\n"); //初始状态为:临界资源处于空闲状态!loop:scanf("%d %d %d",&a,&b,&c); //输入的进程名为:a,b,c!进程名输入的先后代表进程的访问顺序!if(a==N) //判断进程a是否占据临界资源!若a==N,表明a访问临界资源!{printf("a=%d\n",a); //a正在访问临界资源!printf("b=0,c=0\n"); //b,c不能进入自己的临界区,需等待a释放临界资源!printf(“临界资源正在被进程a访问,进程b,c必须等待.\n”);}else if(b==N){printf("b=%d\n",b); //b正在访问临界资源!printf("a=0,c=0\n"); //a,c不能进入自己的临界区,需等待b释放临界资源!printf(“临界资源正在被进程b访问,进程a,c必须等待.\n”);}5.编译链接所编写的程序,在编译正确的情况下执行程序.6.记录程序执行的结果(如下图所示).注意:初始状态为:临界资源处于空闲状20 10年12 月16 日【实验结果或总结】(对实验结果进行相应分析,或总结实验的心得体会,并提出实验的改进意见)1.进程a,b,c分别访问临界资源时程序执行的结果如下.(a) (b) (c)2.该程序初始化N为临界资源,根据输入a,b,c,的值是否等于N来判断进程分别是否进入自己的临界区。

当a=N 表明进程a正在访问临界资源。

此时程序执行的输出为:a=1,b=c=0表示进程b,c不能进入自己的临界区。

3.该程序能较好地体现程序并发执行时的一种制约关系-互斥,但不能较好的反映进程的同步关系,所以该算法有待改进,用以同时实现进程的同步和互斥。

操作系统实验报告实验3_1

操作系统实验报告实验3_1

操作系统实验报告实验3_1一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中进程管理的相关概念和原理,通过实际操作和观察,掌握进程的创建、调度、同步与互斥等关键机制,提高对操作系统内核工作原理的认知和实践能力。

二、实验环境本次实验在装有 Windows 10 操作系统的计算机上进行,使用了Visual Studio 2019 作为开发工具,编程语言为 C++。

三、实验内容与步骤(一)进程创建1、编写一个简单的 C++程序,使用系统调用创建一个新的进程。

2、在父进程和子进程中分别输出不同的信息,以区分它们的执行逻辑。

```cppinclude <iostream>include <windowsh>int main(){DWORD pid;HANDLE hProcess = CreateProcess(NULL, "childexe", NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, NULL, &pid);if (hProcess!= NULL) {std::cout <<"Parent process: Created child process with PID "<< pid << std::endl;WaitForSingleObject(hProcess, INFINITE);CloseHandle(hProcess);} else {std::cerr <<"Failed to create child process" << std::endl;return 1;}return 0;}```(二)进程调度1、设计一个多进程并发执行的程序,通过设置不同的优先级,观察操作系统对进程的调度情况。

2、记录每个进程的执行时间和等待时间,分析调度算法的效果。

```cppinclude <iostream>include <windowsh>DWORD WINAPI ProcessFunction(LPVOID lpParam) {int priority =(int)lpParam;DWORD start = GetTickCount();std::cout <<"Process with priority "<< priority <<"started" << std::endl;for (int i = 0; i < 100000000; i++){//执行一些计算操作}DWORD end = GetTickCount();DWORD executionTime = end start;std::cout <<"Process with priority "<< priority <<" ended Execution time: "<< executionTime <<" ms" << std::endl;return 0;}int main(){HANDLE hThread1, hThread2;int priority1 = 1, priority2 = 2;hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ProcessFunction, &priority1, 0, NULL);hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ProcessFunction, &priority2, 0, NULL);if (hThread1!= NULL && hThread2!= NULL) {SetThreadPriority(hThread1, THREAD_PRIORITY_LOWEST);SetThreadPriority(hThread2, THREAD_PRIORITY_NORMAL);WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);} else {std::cerr <<"Failed to create threads" << std::endl;return 1;}return 0;}```(三)进程同步与互斥1、实现一个生产者消费者问题的程序,使用信号量来实现进程之间的同步与互斥。

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} }
clasห้องสมุดไป่ตู้ Producer implements Runnable { SyncStack ss = null; Producer(SyncStack ss) { this.ss = ss; }
public void run() { for(int i=0; i<20; i++) { WoTou wt = new WoTou(i);
} }
class WoTou { int id; WoTou(int id) { this.id = id; }
.'
.
public String toString() { return "WoTou : " + id;
} }
class SyncStack { int index = 0; WoTou[] arrWT = new WoTou[6];
在 Windows XP 操作系统下,使用 java 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。 【实验环境】(含主要设计设备、器材、软件等) 装有 JDK1.6 的 PC 电脑一台
【实验步骤、过程】(含原理图、流程图、关键代码,或实验过程中的记录、数据等) 生产者进程(进程由多个线程组成)生产信息,例如它可以是计算进程。消费者进程使用信息,它可以
生产者

放入产品

获取缓冲区情况 池
取出产品
消费者
获取缓冲区情况
原理图
假设有多个生产者和多个消费者,它们共享一个具有n个存储单元的有穷缓冲区Buffer(0……n-1),这 是一个环形队列。其队尾指针Rear指向当前信息应存放的位置(Buffer[Rear]),队首指针Front指向当前 取出信息的位置(Buffer[front])。生产者进程总是把信息存放在Buffer[Rear]中,消费者进程则总是从 Buffer [Rear]中取出信息。如果想使生产者进程和消费者进程协调合作,则必须使它们 遵循如下规则:
流程图
代码: public class ProducerConsumer {
public static void main(String[] args) { SyncStack ss = new SyncStack(); Producer p = new Producer(ss); Consumer c = new Consumer(ss); new Thread(p).start(); new Thread(p).start(); new Thread(p).start(); new Thread(c).start();
public synchronized void push(WoTou wt) { while(index == arrWT.length) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } this.notifyAll(); arrWT[index] = wt; index ++;
.
湖南农业大学信息科学技术学院
学生实验报告
姓名:
年级专业班级 日期 2008 年 11 月 25 日 成绩
课程名称
操作系统
实验名称
进程同步和互斥
实验类型
验证 设计 综合 创新
【实验目的、要求】 (1)通过编写程序实现进程同步和互斥,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)了解 Windows2000/XP 中多线程的并发执行机制,线程间的同步和互斥。 (3)学习使用 Windows2000/XP 中基本的同步对象,掌握相应的 API 函数。 (4)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。 【实验内容】
.'
.
ss.push(wt); System.out.println("生产了:" + wt);
try { Thread.sleep((int)(Math.random() * 200)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
1) 只要缓冲区有存储单元,生产者都可往其中存放信息;当缓冲区已满时,若任意生产者提出写要求, 则都必须等待;
2) 只要缓冲区中有消息可取,消费者都可从缓冲区中取出消息;当缓冲区为空时,若任意消费者想取 出信息,则必须等待;
3) 生产者们和消费者们不能同时读、写缓冲区。
.'
.
开始
生产者线程开始
判断缓冲池是 否满了
}
public synchronized WoTou pop() { while(index == 0) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } this.notifyAll(); index--; return arrWT[index];
class Consumer implements Runnable { SyncStack ss = null; Consumer(SyncStack ss) { this.ss = ss; }



判断缓冲池能
否放下新产品

放入产品到缓冲池
通过 notify()唤醒消费者线程,而生产者线程阻塞 消费者线程开始
判断缓冲池是 否空



判断缓冲池中
产品够不够取
是 从缓冲池中取出产品
通过 notify()唤醒生产者线程,而消费者线程阻塞
在实际运行中,生产者和消费者两个线程的最开始的运行是没有先后之 分的,两个线程处于同时执行的状态。
是输出打印进程。由于生产者和消费者彼此独立,且运行速度不确定,所以很可能出现生产者已产生了信 息而消费者却没有来得及接受信息这种情况。为此,需要引入由一个或者若干个存储单元组成的临时存储 区,以便存放生产者所产生的信息,平滑进程间由于速度不确定所带来的问题。这个临时存储区叫做缓冲 区,通常用一维数组来表示。由一个或若干个存储单元组成的缓冲区叫作“有穷缓冲区”。下面我们来分 析一下有穷缓冲的生产者和消费者的例子。
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