操作系统实验-线程的同步
线程同步的方法有哪些
线程同步的方法有哪些线程同步是多线程编程中非常重要的一个概念，它是指多个线程在访问共享资源时，为了避免出现数据不一致或者冲突的情况，需要对线程进行协调和同步。
在实际的开发中，我们常常会遇到需要进行线程同步的情况，因此了解线程同步的方法是非常重要的。
本文将介绍几种常见的线程同步方法，希望能够帮助大家更好地理解和应用线程同步。
1. 互斥锁。
互斥锁是最常见的线程同步方法之一。
它通过对共享资源加锁的方式，保证同一时间只有一个线程可以访问该资源，其他线程需要等待锁的释放才能访问。
互斥锁可以使用操作系统提供的原子操作指令来实现，也可以使用编程语言提供的锁机制来实现，如Java中的synchronized关键字。
2. 信号量。
信号量是另一种常见的线程同步方法。
它可以用来控制对共享资源的访问权限，通过对信号量的值进行操作来实现线程的同步。
当信号量的值大于0时，表示资源可用，线程可以访问；当信号量的值等于0时，表示资源不可用，线程需要等待。
信号量的实现可以使用操作系统提供的信号量机制，也可以使用编程语言提供的信号量类来实现。
3. 条件变量。
条件变量是一种线程同步的高级方法，它可以用来在多个线程之间传递信息和控制线程的执行顺序。
条件变量通常和互斥锁一起使用，当共享资源的状态发生变化时，可以通过条件变量来通知等待的线程。
条件变量的实现通常需要依赖于操作系统提供的条件变量机制或者编程语言提供的条件变量类。
4. 读写锁。
读写锁是一种特殊的互斥锁，它可以提高对共享资源的并发访问性能。
读写锁允许多个线程同时对共享资源进行读操作，但是在进行写操作时需要互斥访问。
通过读写锁，可以有效地提高对共享资源的并发性能，适用于读操作频繁、写操作较少的场景。
5. 原子操作。
原子操作是一种特殊的指令序列，它可以保证在多线程环境下对共享资源的操作是原子性的，不会被中断。
原子操作通常由硬件提供支持，可以保证在执行过程中不会被其他线程打断，从而保证对共享资源的操作是线程安全的。
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。
多线程程序实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解多线程的概念和作用。
2. 掌握多线程的创建、同步和通信方法。
3. 熟悉Java中多线程的实现方式。
4. 提高程序设计能力和实际应用能力。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 开发工具：IntelliJ IDEA3. 编程语言：Java三、实验内容本次实验主要完成以下任务：1. 创建多线程程序，实现两个线程分别执行不同的任务。
2. 使用同步方法实现线程间的同步。
3. 使用线程通信机制实现线程间的协作。
四、实验步骤1. 创建两个线程类，分别为Thread1和Thread2。
```javapublic class Thread1 extends Thread {@Overridepublic void run() {// 执行Thread1的任务for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("Thread1: " + i);}}}public class Thread2 extends Thread {@Overridepublic void run() {// 执行Thread2的任务for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("Thread2: " + i);}}}```2. 创建一个主类，在主类中创建两个线程对象，并启动它们。
```javapublic class Main {public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread1();Thread thread2 = new Thread2();thread1.start();thread2.start();}```3. 使用同步方法实现线程间的同步。
```javapublic class SynchronizedThread extends Thread {private static int count = 0;@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {synchronized (SynchronizedThread.class) {count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count);}}}}public class Main {public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new SynchronizedThread();Thread thread2 = new SynchronizedThread();thread1.start();thread2.start();}```4. 使用线程通信机制实现线程间的协作。
操作系统线程同步机制实验报告
操作系统线程同步机制实验报告一、实验名称：线程同步机制二、实验内容及目的：2.1、通过观察共享数据资源但不受控制的两个线程的并发运行输出结果，体会同步机制的必要性和重要性;2.2、利用现有操作系统提供的同步机制编程实现两线程的有序控制；2.3、根据同步机制的Peterson软件解决方案编程实现同步机制对于同一问题的解决；2。
4、基于程序运行时间长短比较两种同步机制。
三、实验步骤：3.1、编程实现不设置任何线程同步机制的多线程银行转账程序，观察输出结果。
3。
1。
1、主要代码（完整代码见附录）：//nAccount1与nAccount2为全局变量，也是此线程同步机制里的临界变量.do{nTemp1 = nAccount1；nTemp2 = nAccount2；nRandom = rand（）;nAccount1 = nTemp1 + nRandom；nAccount2 = nTemp2 - nRandom;nLoop++;｝ while ((nAccount1 + nAccount2） == 0)；3.1.2、输出结果:当没有任何线程同步机制时，程序循环不了多少次便跳了出来，某一次的输出结果如下图：图一无线程同步机制时的程序运行结果3.2、编程实现调用系统Mutex的多线程银行转账程序，观察输出结果。
3。
2.1、：主要代码（完整代码见附录）：do{::WaitForSingleObject（m1，INFINITE)；nTemp1 = nAccount1;nTemp2 = nAccount2;nRandom = rand（）;nAccount1 = nTemp1 + nRandom;nAccount2 = nTemp2 - nRandom;if（(nAccount1 + nAccount2） != 0）break；:：ReleaseMutex(m1)；nLoop++；} while (nLoop 〈= 1000000）；为了防止程序陷入死循环，在while条件里加上了nloop〈=1000000，当循环执行到第1000001时将跳出。
计算机操作系统实验二
计算机操作系统实验二一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解和掌握计算机操作系统中的进程与线程管理。
通过实验，我们将了解进程的创建、执行、阻塞、唤醒等状态以及线程的创建、同步、通信等操作。
同时，通过实验，我们将学习如何利用进程和线程提高程序的并发性和效率。
二、实验内容1、进程管理a.进程的创建与执行：通过编程语言（如C/C++）编写一个程序，创建一个新的进程并执行。
观察和记录进程的创建、执行过程。
b.进程的阻塞与唤醒：编写一个程序，使一个进程在执行过程中发生阻塞，并观察和记录阻塞状态。
然后，通过其他进程唤醒该进程，并观察和记录唤醒过程。
c.进程的状态转换：根据实际操作，理解和分析进程的状态转换（就绪状态、阻塞状态、执行状态）以及转换的条件和过程。
2、线程管理a.线程的创建与同步：编写一个多线程程序，创建多个线程并观察和记录线程的创建过程。
同时，使用同步机制（如互斥锁或信号量）实现线程间的同步操作。
b.线程的通信：通过消息队列或其他通信机制，实现多个线程间的通信。
观察和记录线程间的通信过程以及通信对程序执行的影响。
c.线程的状态转换：根据实际操作，理解和分析线程的状态转换（新建状态、就绪状态、阻塞状态、终止状态）以及转换的条件和过程。
三、实验步骤1、按照实验内容的要求，编写相应的程序代码。
2、编译并运行程序，观察程序的执行过程。
3、根据程序的输出和实际操作情况，分析和理解进程与线程的状态转换以及进程与线程管理的相关原理。
4、修改程序代码，尝试不同的操作方式，观察程序执行结果的变化，进一步深入理解和掌握进程与线程管理。
5、完成实验报告，总结实验过程和结果，提出问题和建议。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机操作系统中的进程与线程管理原理和实践操作。
在实验过程中，我们不仅学习了如何利用编程语言实现进程和线程的操作，还通过实际操作观察和分析了进程与线程的状态转换以及进程与线程管理的基本原理。
线程实例实验报告总结
一、实验目的本次实验旨在通过实例操作，深入了解线程的概念、创建、同步与通信机制，以及线程在实际编程中的应用。
通过实验，提高对线程的理解和运用能力，为以后开发多线程程序打下坚实基础。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 开发工具：Visual Studio 20193. 编程语言：C#三、实验内容1. 线程的基本概念线程是程序执行的最小单位，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
线程具有以下特点：（1）线程是轻量级的，创建、销毁线程的开销较小。
（2）线程共享进程的资源，如内存、文件等。
（3）线程之间可以并发执行。
2. 线程的创建在C#中，可以使用以下方式创建线程：（1）使用Thread类```csharpThread thread = new Thread(new ThreadStart(MethodName));thread.Start();```（2）使用lambda表达式```csharpThread thread = new Thread(() => MethodName());thread.Start();```（3）使用匿名方法```csharpThread thread = new Thread(delegate () { MethodName(); });thread.Start();```3. 线程的同步线程同步是指多个线程在执行过程中，为了防止资源冲突而采取的协调机制。
C#提供了以下同步机制：（1）互斥锁（Mutex）```csharpMutex mutex = new Mutex();mutex.WaitOne();// 线程同步代码mutex.ReleaseMutex();```（2）信号量（Semaphore）```csharpSemaphore semaphore = new Semaphore(1, 1);semaphore.WaitOne();// 线程同步代码semaphore.Release();```（3）读写锁（ReaderWriterLock）```csharpReaderWriterLock rwlock = new ReaderWriterLock();rwlock.AcquireReaderLock();// 读取操作rwlock.ReleaseReaderLock();```4. 线程的通信线程通信是指线程之间传递消息、共享数据的过程。
操作系统实验3进程同步报告
实验三进程同步一、实验目的：1.了解进程和线程的同步方法，学会运用进程和线程同步方法来解决实际问题；2.了解windows系统下Win32 API或Pthread信号量机制的使用方法；二、实验预备内容：1.对书上所说基于信号量的有限缓冲的生产者－消费者问题；2.对于信号量的概念有大概的了解，知道如何用信号量的wiat()和signal()函数如何取消应用程序进入临界区的忙等；三、实验环境说明：此实验在Win7(32位) CodeBlocks环境下实现，采用WinAPI的信号量机制。
四、实验内容：设计一个程序解决有限缓冲问题，其中的生产者与消费者进程如下图所示。
在Bounded-Buffer Problem（6.6.1节）中使用了三个信号量：empty （记录有多少空位）、full（记录有多少满位）以及mutex（二进制信号量或互斥信号量，以保护对缓冲区插入与删除的操作）。
对于本项目，empty和full将采用标准计数信号量，而mutex将采用二进制信号量。
生产者与消费者作为独立线程，在empty、full、mutex的同步前提下，对缓冲区进行插入与删除。
本项目可采用Pthread或Win32 API。
（本实验采用Win32 API）五、程序设计说明：1.全局变量：定义缓冲区数组及其环形队列表达方式，定义mutex、empty、full 三个信号量。
empty记录缓冲区有多少个空位；full记录缓冲区有多少个满位；mutex作为互斥信号量，保护对缓冲区插入或删除的操作。
具体定义如下：定义生产者、消费者线程结构和包含的信息：（由于题目中没有要求，因此只定义了编号一个变量）2.缓冲区：缓冲区是一个元数据类型为buffer_item（可通过typedef定义）的固定大小的数组，按环形队列处理。
buffer_item的定义及缓冲区大小可保存在头文件中：A.insert_item()：先判断缓冲区是否已满，不满则向缓冲区中插入元素；B.remove_item()先判断缓冲区是否为空，不空则从缓冲区中删除元素；3.生产者线程：生产者线程交替执行如下两个阶段：睡眠一段随机事件，向缓冲中插入一个随机数。
建立线程的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解线程的概念和作用；2. 掌握在C++中创建和使用线程的方法；3. 了解线程同步机制，如互斥锁、条件变量等；4. 分析线程间的通信和协作。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 编程语言：C++三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 线程的基本概念和作用；2. 创建和使用线程；3. 线程同步机制；4. 线程间的通信和协作。
四、实验步骤1. 线程的基本概念和作用线程是程序执行过程中的一个独立单位，它包含程序执行所需的基本信息，如程序计数器、寄存器等。
线程的主要作用是提高程序的执行效率，实现并发执行。
2. 创建和使用线程在C++中，可以使用`std::thread`类来创建线程。
以下是一个简单的例子：```cppinclude <iostream>void printNumber(int n) {for (int i = 0; i < n; ++i) {std::cout << i << std::endl;}}int main() {std::thread t1(printNumber, 10); // 创建线程，传入函数和参数std::thread t2(printNumber, 20);t1.join(); // 等待线程t1执行完毕t2.join(); // 等待线程t2执行完毕return 0;}```在上面的代码中，我们创建了两个线程`t1`和`t2`，分别执行`printNumber`函数。
使用`join`函数可以等待线程执行完毕。
3. 线程同步机制线程同步机制用于解决多线程在执行过程中可能出现的数据竞争、死锁等问题。
以下是一些常用的线程同步机制：（1）互斥锁（Mutex）互斥锁用于保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以访问该资源。
以下是一个使用互斥锁的例子：```cppinclude <iostream>include <mutex>std::mutex mtx;void printNumber(int n) {mtx.lock(); // 获取互斥锁for (int i = 0; i < n; ++i) {std::cout << i << std::endl;}mtx.unlock(); // 释放互斥锁}int main() {std::thread t1(printNumber, 10);std::thread t2(printNumber, 20);t1.join();t2.join();return 0;}```（2）条件变量（Condition Variable）条件变量用于在线程间实现等待和通知机制。
操作系统进程调度和进程同步实验要求
0711操作系统进程调度和进程同步实验要求实验内容：用线程模拟进程，实现进程调度和进程同步。
在任意操作系统中，用c、c++或者java 编写程序。
并且完成相应的实验报告。
实验要求：实验一：进程调度⑴ 主线程，创建子线程，保存子线程的虚拟PCB（参见恐龙书P74）、要求运行多少时间（可随机产生）、已经等待多少时间（初始化为0），优先级（可随机产生）等信息，并负责子线程的调度。
调度的基本时间单位为1 S。
⑵ 创建20个线程（可以只用一个线程函数，传递不同的参数即上述数据结构）分别实现FCFS调度、SJF调度、RR调度、优先级调度和多级队列调度，并且计算每个调度的平均等待时间。
其中，多级队列调度要求设计4个调度队列，每个队列5个线程，队列内部分别采用FCFS、SJF、RR和优先级调度。
时间片的长度可以随机生成为n S。
⑶ 对于每个子线程，在其运行期间，输出其占用的时间标号（例如，第3个线程占用了第10秒的CPU时间，输出为：“Thread 3： 10”，格式可自行设计）。
实验二：进程同步⑴ 模拟哲学家就餐问题：设置5个子线程模拟5个哲学家，设置5个互斥区为筷子。
⑵ 输出问题解决方法：在每个哲学家线程中输出其获得的筷子标号与时间（可以读取系统时间，或者自行设置时间标准），例如：哲学家2在第n秒获得筷子1，在第m秒获得筷子2。
实验报告要求：写明实验目的、实验设计步骤、实验结果、总结。
附录：windows线程基本操作以windows线程函数为例介绍线程基本操作,以下函数都必须包含windows.h头文。
如果想更深入地了解线程，请参见《c++编程艺术》等相关书籍。
线程创建函数：HANDLE CreateThread (LPSECURITY_ATTRIBUTES secAttr,SIZE_T stackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE threadFunc,LPVOID param,DWORD flags,LPDWORD threadID);在此，secAttr是一个用来描述线程的安全属性的指针。
操作系统：进程线程同步的方式和机制,进程间通信
操作系统：进程/线程同步的方式和机制，进程间通信一、进程/线程间同步机制。
临界区、互斥区、事件、信号量四种方式临界区（Critical Section）、互斥量（Mutex）、信号量（Semaphore）、事件（Eve nt）的区别1、临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。
在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。
2、互斥量：采用互斥对象机制。
只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。
互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公共资源安全共享 .互斥量比临界区复杂。
因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。
3、信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目 .信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。
它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。
它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。
PV操作及信号量的概念都是由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出的。
信号量S是一个整数，S大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但S小于零时则表示正在等待使用共享资源的进程数。
P操作申请资源：（1）S减1；（2）若S减1后仍大于等于零，则进程继续执行；（3）若S减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转入进程调度。
V操作释放资源：（1）S加1；（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；（3）若相加结果小于等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一个等待进程，然后再返回原进程继续执行或转入进程调度。
线程控制实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景线程是操作系统中实现并发执行的基本单位，它允许程序在同一时间内执行多个任务。
线程控制实验旨在通过实际操作，加深对线程概念、线程同步与互斥机制的理解，并掌握线程的创建、同步与互斥方法。
二、实验目的1. 理解线程的概念及其在操作系统中的作用。
2. 掌握线程的创建、同步与互斥方法。
3. 熟悉线程调度与同步在实际编程中的应用。
4. 通过实验，提高对多线程编程的理解和实际操作能力。
三、实验环境操作系统：Windows 10编程语言：Java开发工具：Eclipse四、实验内容1. 线程的创建与启动实验步骤：（1）创建一个名为ThreadDemo的Java类，继承自Thread类。
（2）在ThreadDemo类中重写run()方法，实现线程要执行的任务。
（3）在main方法中创建ThreadDemo类的实例，并调用start()方法启动线程。
实验代码：```javapublic class ThreadDemo extends Thread {@Overridepublic void run() {// 线程要执行的任务System.out.println("线程运行：" +Thread.currentThread().getName());}public static void main(String[] args) {ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();threadDemo.start(); // 启动线程}}```2. 线程同步与互斥实验步骤：（1）创建一个名为SyncDemo的Java类，包含一个共享资源和一个同步方法。
（2）在SyncDemo类中，使用synchronized关键字声明同步方法，实现线程间的同步。
（3）在main方法中创建多个ThreadDemo类的实例，并启动线程，观察线程同步与互斥的效果。
实验代码：```javapublic class SyncDemo {private int count = 0;public synchronized void increment() {count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：count=" + count);}public static void main(String[] args) {SyncDemo syncDemo = new SyncDemo();Thread thread1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {syncDemo.increment();}});Thread thread2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {syncDemo.increment();}});thread1.start();thread2.start();}}```3. 线程通信实验步骤：（1）创建一个名为ThreadCommunication的Java类，包含一个共享资源和一个同步方法。
操作系统实验报告
操作系统实验报告操作系统是计算机科学中十分重要的一门课程，本次实验是关于操作系统的，通过实验，我们可以更深入地了解操作系统的相关知识和操作。
本篇文章将着重介绍本次操作系统实验的内容和实验过程中的收获。
一、实验内容本次实验内容主要涉及操作系统的进程、线程和进程同步三部分。
具体内容包括：1. 进程的创建和管理2. 线程的创建和管理3. 进程同步的实现在实验过程中，我们将分别使用C语言和Linux操作系统实现上述功能。
二、实验过程1. 进程的创建和管理在这一部分实验中，我们要创建多个进程，实现进程的调度和管理功能。
我们采用了Linux系统下的fork()函数，用于创建子进程。
在程序运行时，首先创建一个父进程，然后使用fork()函数创建四个子进程，每个子进程都有自己的进程号(pid)，并在屏幕上输出该进程号以示区分。
为了实现进程的调度功能，我们在代码中加入了sleep()函数，用于将进程挂起一段时间，然后再轮流执行其他进程。
2. 线程的创建和管理在这一部分实验中，我们使用了C语言的POSIX线程库pthread.h，实现多线程的功能。
同样地，我们采用了Linux系统下的fork()函数来创建线程。
在代码运行时，我们创建了两个线程，并在屏幕上输出线程号(tid)以示区分。
为了实现线程的调度和管理功能，我们在代码中加入了pthread_join()函数，用于等待线程的执行完成。
3. 进程同步的实现在这一部分实验中，我们使用了Linux系统下的进程同步工具——信号量(semaphore)。
在代码中，我们使用sem_init()函数创建信号量，使用sem_wait()函数阻塞进程或线程，使用sem_post()函数释放进程或线程。
为了更好地理解信号量的工作原理，我们将代码分为生产者和消费者两部分，其中生产者用于向缓冲区添加数据，消费者则用于删除数据。
在这个过程中，我们需要使用信号量控制生产者和消费者的数量，避免出现生产过多或消费过多的情况。
北邮大三上-操作系统-进程同步实验报告
操作系统实验二进程同步实验班级：2009211311 学号：姓名：schnee目录1. 实验目的 (2)2. 实验要求 (2)3. 环境说明 (2)4. 实验前期思考 (2)5. 实验知识点储备 (3)5.1.进程 (3)5.2.线程 (3)5.3.同步和互斥 (3)5.4.库函数和类型储备 (4)6. 编程实现： (6)6.1. 调整和框架 (6)6.2. 源程序实现（详细框架见注释） (6)6.3. 实现中遇到过的困难和解决方法 (9)6.4. 运行示例及结果截图 (10)7. 心得和优化 (11)1.实验目的1）理解进程/线程同步的方法，学会运用进程/线程同步的方法解决实际问题；2）了解windows系统或unix/linux系统下中信号量的使用方法。
2.实验要求编写一个有关生产者和消费者的程序：每个生产者每次生产一个产品存入仓库，每个消费者每次从仓库中取出一个产品进行消费，仓库大小有限，每次只能有一个生产者或消费者访问仓库。
要求:采用信号量机制。
3.环境说明此实验采用的是Win7下Code::blocks 10.05编译器，采用Win API的信号量机制编程。
此word实验文档中采用notepad++的语法高亮。
4.实验前期思考可能有多个生产者和消费者。
可以假设输入P表示创建一个生产者线程，输入C表示创建一个消费者线程。
生产者线程等待仓库有空位并且占据此空位，，然后等待仓库的操作权，执行操作，最后释放仓库操作权。
一开始以为是占位的操作在获得操作权后，疑惑：若是等待空位后在等待获得操作权时又没有空位了，岂不是又不能放入了？若是先获得操作权再等空位，则在无空位时会进入无穷等待状态，因为没有人来改变空位个数。
这两个问题如何克服呢？其实第一个疑问是因为我对wait函数的具体操作还有点模糊，实际上wait操作便是一等到空位就顺便占了，而不是我想的等位和占位分离。
而第二个问题自然是不行的，这种操作顺序应该抛弃。
操作系统多线程并发实验心得
操作系统多线程并发实验心得一、实验背景和目的操作系统是计算机系统中最基础的软件之一，它负责管理计算机硬件资源，为应用程序提供必要的服务。
多线程并发是操作系统中一个重要的概念，它能够提高计算机系统的效率和性能。
本次实验旨在通过编写多线程并发程序，加深对操作系统多线程并发原理的理解，并掌握相关技术。
二、实验环境和工具本次实验使用的操作系统是 Windows 10，开发工具是 Visual Studio 2019。
三、实验内容和步骤1. 实验一：创建多线程并发程序首先，我们需要创建一个多线程并发程序。
具体步骤如下：（1）打开 Visual Studio 2019，选择“新建项目”，选择“Windows 控制台应用程序”。
（2）在“解决方案资源管理器”中右键单击“源文件”，选择“添加” -> “新建项”，创建一个名为“MultiThread.cpp”的源文件。
（3）在 MultiThread.cpp 中编写代码。
代码如下：#include <iostream>#include <thread>#include <chrono>using namespace std;void threadFunc(int id){for (int i = 0; i < 5; i++){cout << "Thread " << id << " is running..." << endl;this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));}}int main(){thread t1(threadFunc, 1);thread t2(threadFunc, 2);t1.join();t2.join();return 0;}（4）编译并运行程序。
可以看到两个线程交替执行，每个线程输出五次。
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(总12页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《进程同步与互斥》实验报告学号姓名专业、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++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)。
4、了解到同步对象是指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。
成绩备注：实验报告文档的名称：姓名_实验编号（例如：张三_1、张三_2）；实验报告发送到。
RT Thread RTOS应用之三——线程同步
RT Thread RTOS应用之三——线程同步实验描述：本实验学习如何使用信号量和邮箱来实现线程的同步。
实验在实验二的基础上，新建两个线程：“sem_thread_entry”和“mb_thread_entry”。
这两个线程分别依靠信号量(semaphore)和邮箱(mail box)来实现线程同步。
实验中通过usart2接受到的数据来分别发送对应的信号量或者邮件，已完成两个线程的切换。
线程的运行情况会通过finsh系统传送到电脑上，共用户观察。
信号量和邮箱相关知识的介绍：信号量：信号量是用来解决线程同步和互斥的通用工具，和互斥量类似，信号量也可用作资源互斥访问，但信号量没有所有者的概念，在应用上比互斥量更广泛。
信号量比较简单，不能解决优先级翻转问题，但信号量是一种轻量级的对象，比互斥量小巧、灵活。
因此在很多对互斥要求不严格的系统中（或者不会造成优先级翻转的情况下），经常使用信号量来管理互斥资源。
简而言之，信号量就是一个信号，类似于我们平常自己设定的标志。
通过这个信号的状态（0或者非0）来表征当前线程的状态（是否可以运行）。
每次线程申请一次信号量，信号量变量的数值会减一，反之，释放一个信号量，信号量变量的数值会加一。
邮箱：邮箱服务是实时操作系统中一种典型的任务间通信方法，通常开销比较低，效率较高，每一封邮件只能容纳固定的4字节内容（针对32位处理系统，刚好能够容纳一个指针）。
这里需要注意的是，邮箱中每一封邮件的容量是有限的，因此，如果信息量小于4个字节，那么可以直接利用邮件传送信息，否则，需要利用邮件传送保存信息的变量指针。
下面开始通过实际的程序来逐步讲解信号量和邮箱的使用方法。
首先在application.c文件中定义信号量，邮箱，以及邮箱池变量/**********************信号量、邮箱初始化**************************/ struct rt_semaphore sem;//利用静态信号量，定义信号量struct rt_mailbox mb;//利用静态邮箱，定义邮箱static char mailpool[128];//定义邮箱池，其决定了，邮箱可以接受多少封邮件/******************************************************************/ 其中邮箱池变量是这个邮箱的容量，因为每封邮件占用4个字节的控件，因此，本程序中的邮箱可以最多保存128/4=32封邮件。
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。
操作系统进程同步实验报告
操作系统进程同步实验报告本实验旨在通过模拟操作系统中进程的同步问题，加深学生对操作系统中进程同步机制的了解和实践能力。
本次实验分为两个部分，第一个部分是使用信号量实现进程同步，第二个部分是使用管程实现进程同步。
第一部分实验：使用信号量实现进程同步本部分实验的目标是使用信号量来实现进程同步，确保资源的互斥访问。
在Linux系统中，信号量是一种用来控制进程同步的机制，可以用于保证共享资源的互斥访问、避免死锁等问题。
具体实验流程如下：1. 定义一个信号量，用于互斥访问共享资源在Linux系统中，使用semget函数可以创建一个信号量集，使用semctl函数可以对信号量进行控制。
```#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#define KEY 1234 // 定义信号量的键值int semid; // 定义信号量标识符union semun{int val; // 信号量的初始值struct semid_ds *buf; // IPC_STAT, IPC_SET操作时用ushort *array; // GETALL, SETALL操作时用};void init_sem(){int ret;union semun semunion;// 创建信号量semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666);if(semid == -1){perror("semget error");exit(1);}2. 定义生产者和消费者进程，并使用信号量来实现同步在生产者和消费者进程中，需要先对信号量进行P操作，即申请资源，然后进行对共享资源的操作，最后再对信号量进行V操作，即释放资源。
本实验中，共享资源是一个循环缓冲区，生产者进程向其中写入数据，消费者进程从中读取数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验六线程的同步1、实验目的（1）进一步掌握Windows系统环境下线程的创建与撤销。
（2）熟悉Windows系统提供的线程同步API。
（3）使用Windows系统提供的线程同步API解决实际问题。
2、实验准备知识：相关API函数介绍①等待对象等待对象（wait functions）函数包括等待一个对象（WaitForSingleObject（））和等待多个对象（WaitForMultipleObject（））两个API函数。
1）等待一个对象WaitForSingleObject（）用于等待一个对象。
它等待的对象可以为以下对象之一。
·Change ontification:变化通知。
·Console input: 控制台输入。
·Event:事件。
·Job:作业。
·Mutex:互斥信号量。
·Process:进程。
·Semaphore:计数信号量。
·Thread:线程。
·Waitable timer:定时器。
原型：DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, // 对象句柄DWORD dwMilliseconds // 等待时间）；参数说明：（1）hHandle:等待对象的对象句柄。
该对象句柄必须为SYNCHRONIZE访问。
（2）dwMilliseconds:等待时间，单位为ms。
若该值为0，函数在测试对象的状态后立即返回，若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒，如表2-1所示。
返回值：如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。
表2-1 函数描述用法举例：Static HANDLE hHandlel = NULL;DWORD dRes;dRes = WaitForSingleObject(hHandlel,10); //等待对象的句柄为hHandlel，等待时间为10ms 2）等待对个对象WaitForMultiple（）bject（）在指定时间内等待多个对象，它等待的对象与WaitForSingleObject（）相同。
原型：DWORD WaitForMultipleObjects（DWORD nCount， //句柄数组中的句柄数CONST HANDLE * lpHandles， //指向对象句柄数组的指针BOOL fWaitAll， //等待类型DWORD dwMilliseconds //等待时间）；参数说明：（1）nCount：由指针 * lpHandles指定的句柄数组中的句柄数，最大数是MAXIMUM WAIT OBJECTS。
（2）* lpHandles：指向对象句柄数组的指针。
（3）fWaitAll：等待类型。
若为TRUE，当由lpHandles数组指定的所有对象被唤醒时函数返回；若为FALSE，当由lpHandles数组指定的某一个对象被唤醒时函数返回，且由返回值说明是由于哪个对象引起的函数返回。
（4）dwMilliseconds：等待时间，单位为ms。
若该值为0，函数测试对象的状态后立即返回；若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒。
返回值：、如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。
各参数的描述如表2-2所示。
表2-2 各参数描述②信号量对象（Semaphore）信号量对象（Semaphore）包括创建信号量（CreateSemaphore（））、打开信号量（OpenSemaphore（））及增加信号量的值（ReleaseSemaphore（））API函数。
1）创建信号量CreateSemaphore（））用于创建一个信号量。
原型：HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, //安全属性LONG lInitialCount， //信号量对象的初始值LONG lMaximumCount， //信号量的最大值LPCTSTR lpName //信号量名）；参数说明：（1）lpSemaphoreAttributes：指定安全属性，为NULL时，信号量得到一个默认的安全描述符。
（2）lInitialCount：指定信号量对象的初始值。
该值必须大于等于0，小于等于lMaximumCount。
当其值大于0时，信号量被唤醒。
当该函数释放了一个等待该信号量的线程时，lInitialCount值减1，当调用函数ReleaseSemaphore（）时，按其指定的数量加一个值。
（3）lMaximumCount：指出该信号量的最大值，该值必须大于0。
（4）lpName：给出信号量的名字。
返回值：信号量创建成功，将返回该信号量的句柄。
如果给出的信号量名是系统已经存在的信号量，将返回这个已存在信号量的句柄。
如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：Static HANDLE hHandlel= NULL； //定义一个句柄//创建一个信号量，其初始值为0，最大值为5，信号量的名字为“SemphoreNamel”HHandle=CreateSemaphore（NULL，0，5，“SemphoreNamel”）；2）打开信号量OpenSemaphore（）用于打开一个信号量。
原型：HANDLE OpenSemaphore（DWORD dWDesiredAccess， //访问标志BOOL bInheritHandle， //继承标志LPCTSTR lpName //信号量名）；参数说明：（1）dwDesiredAccess：指出打开后要对信号量进行何种访问，如表2-3所示。
表2-3 访问状态（3）lpName：给出信号量的名字。
返回值：信号量打开成功，将返回该号量的句柄；如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：static HANDLE hHandlel= NULL ；//打开一个名为“SemphoreNamel”的信号量，之后可使用ReleaseSemaphore （）函数增加信号量的值hHandlel= OpenSemaphore（SEMAPHORE MODIFY STATE，NULL，“SemphoreNamel”）；3）增加信号量的值ReleaseSemaphore（）用于增加信号量的值。
原型：BOOL ReleaseSemaphore（HANDLE hSemaphore， //信号量对象句柄LONG lReleaseCount， //信号量要增加数值LPLONG lpPreviousCount //信号量要增加数值的地址）；参数说明：（1）hSemaphore：创建或打开信号量时给出的信号量对象句柄。
Windows NT 中建议要使用SEMAPHORE MODIFY STATE访问属性打开该信号量。
（2）IReleaseCount：信号量要增加的数值。
该值必须大于0。
如果增加该值后，大于信号量创建时给出的lMaximumCount值，则增加操作失效，函数返回FALSE。
（3）LpPreviousCounte：接收信号量值的一个32位的变量。
若不需要接收该值，可以指定为NULL。
返回值：如果成功，将返回一个非0值；如果失败，系统返回0，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：static HANDLE hHandlel= NULL;BOOL rc;Rc= ReleaseSemaphore(hHandlel,l,NULL); //给信号量的值加13、实验内容完成主、子两个线程之间的同步，要求子线程先执行。
在主线程中使用系统调用GreateThread（）创建一个子线程。
主线程创建子线程后进入阻塞状态，直到子线程运行完毕后唤醒主线程。
4、实验要求能正确使用等待对象WaitForSingleObject（）或WaitForMultipleObject（）及信号量对象CreateSemaphore（）、OpenSemaphore（）、ReleaseSemaphore（）等系统调用，进一步理解线程的同步。
5、实验指导具体操作过程：在Microsoft Visual C++ 6.0环境下建立一个MFC支持的控制台工程文件，编写C程序，在程序中使用CreateSemaphore（NULL，0，1，“SemaphoreNamel”）创建一个名为“SemaphoreNamel”的信号量，信号量的初始值为0，之后使用0penSemaphore （SYNCHRONIZE|SEMAPHOSE MODIFY STATE，NULL，“SemaphoreNamel”）打开该信号量，这里访问标志用“SYNCHRONIZE|SEMAPHORE MODIFY STATE”，以便之后可以使用WaitForSingleObject()等待该信号量及使用ReleaseSemaphore（）释放该信号量，然后创建一个子线程，主线程创建子线程后调用WaitForSingleObject（hHandlel，INFINITE），这里等待时间设置为INFINITE表示要一直等待下去，直到该信号量被唤醒为止。
子线程结束，调用ReleaseSemaphore（hHandlel，1，NULL）释放信号量，使信号量的值加1。
6、实验总结该实验完成了主、子线程的同步，主线程创建子线程后，主线程阻塞，让子线程先执行，等子线程执行完毕后，由子线程唤醒主线程。
7、实验展望上面的程序完成了主、子两个线程执行先后顺序的同步关系，思考以下问题。
（1）如何实现多个线程的同步？（2）若允许子线程执行多次后主线程再执行，又如何设置信号量的初值？。