大工19春《操作系统》大作业答案.doc

(完整版)大工19春操作系统大作业答案 网络教育学院操作系统课 程 设 计 题 目： 进程同步与互斥 生产者消费者问题 学习中心： 层 次： 专 业: 计算机网络技术 年 级: 年 秋 季 学 号： 学 生： 辅导教师： 完成日期： 年 月 日题目四:进程同步与互斥 生产者消费者问题设计思路：生产者消费者问题是一种同步问题的抽象描述.计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。流程（原理）图：1、生产者2、消费者基本内容： 通过一个有界缓冲区(用数组来实现，类似循环队列）把生产者和消费者联系起来。假定生产者和消费者的优先级是相同的,只要缓冲区未满,生产者就可以生产产品并将产品送入缓冲区.类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中去走产品并消费它。应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品，这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。为解决生产者/消费者问题，应该设置两个资源信号量，其中一个表示空缓冲区的数目，用g_hFullSemaphore表示,其初始值为有界缓冲区的大小SIZE_OF_BUFFER;另一个表示缓冲区中产品的数目，用g_hEmptySemaphore表示，其初始值为0。另外，由于有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用,所以还需要再设置一个互斥信号量g_hMutex，起初值为1。在生产者/消费者问题中，信号量实现两种功能.首先，它是生产产品和消费产品的计数器，计数器的初始值是可利用的资源数目（有界缓冲区的长度)。其次，它是确保产品的生产者和消费者之间动作同步的同步器。生产者要生产一个产品时，首先对资源信号量g_hFullSemaphore和互斥信号量g_hMutex进行P操作，申请资源。如果可以通过的话，就生产一个产品，并把产品送入缓冲区.然后对互斥信号量g_hMutex和资源信号量g_hEmptySemaphore进行V操作，释放资源。消费者要消费一个产品时,首先对资源信号量g_hEmptySemaphore和互斥信号量g_hMutex进行P操作，申请资源。如果可以通过的话，就从缓冲区取出一个产品并消费掉。然后对互斥信号量g_hMutex和资源信号量g_hFullSemaphore进行V操作，释放资源.如果缓冲区中已经没有可用资源，就把申请资源的进程添加到等待队列的队尾。如果有一个资源被释放，在等待队列中的第一个进程被唤醒并取得这个资源的使用权.源代码:/本程序于2005。12。25在VC+6.0下运行通过/系统环境:Windows XP#include windows.hinclude const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 20；/有界缓冲区长度int g_bufferSIZE_OF_BUFFER；/开辟缓冲区，用数组表示，可以看成是一个循环队列unsigned short ProductID = 0;/新生产出来的产品的产品号unsigned short ConsumeID = 0;/被消耗的产品的产品号unsigned short in = 0；/产品进缓冲区时的缓冲区下标，用于记录生产者的指针位置unsigned short out = 0；/产品出缓冲区时的缓冲区下标，用于记录消费者的指针位置bool g_continue = 1;/控制程序运行：1表示继续运行，0表示停止运行HANDLE g_hMutex；/线程间的互斥信号量HANDLE g_hFullSemaphore；/资源信号量:缓冲区满HANDLE g_hEmptySemaphore；/资源信号量：缓冲区空DWORD WINAPI Producer(LPVOID）;/生产者线程DWORD WINAPI Consumer（LPVOID)；/消费者线程const unsigned short PRODUCERS_COUNT=4；/生产者的个数const unsigned short CONSUMERS_COUNT=3；/消费者的个数const unsigned short THREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;/总线程数HANDLE hThreadsPRODUCERS_COUNT;/各线程的handleDWORD producerIDCONSUMERS_COUNT；/生产者线程的标识符DWORD consumerIDTHREADS_COUNT;/消费者线程的标识符/-生产一个产品开始-*/生产一个产品，输出其ID号void Produce(）std：coutstd:endl；std：:cerr”生产一个产品: ”+ProductID；std:：coutstd:endl;/-生产一个产品结束-*/-把新生产的产品放入缓冲区开始-*/把新生产的产品放入缓冲区void Append（）std：:cerr”把生产的产品送入缓冲区”；g_bufferin=ProductID；in=（in+1）%SIZE_OF_BUFFER；std：:cerrstd:endl；std：cout”缓冲区 产品 生产者/消费者”std：endl；/新产品放入缓冲区后，输出缓冲区当前的状态for（int i=0;iSIZE_OF_BUFFER;+i) /输出缓冲区下标if （i10）std：:couti” g_bufferi；elsestd：:couti” ”g_bufferi；if（i=in)if(g_bufferi10)std：cout ;elsestd：:cout” ;std:cout” - 生产者”;/输出生产者的指针位置if（i=out)if(g_bufferi10）std：:cout ”；elsestd：cout ;std：:cout” - 消费者;/输出消费者的指针位置std：:coutstd：endl;/*-把新生产的产品放入缓冲区结束-*/-消费一个产品开始-/void Consume（）/消费一个产品std:coutstd:endl；std：cerr”消费一个产品： ConsumeID;std:coutstd:endl；/*-消费一个产品结束-*/-从缓冲区中取出一个产品开始-*/从缓冲区中取出一个产品void Take(）std:coutstd:endl;std：:cerr从缓冲区取出一个产品”;ConsumeID=g_bufferout;out=（out+1)SIZE_OF_BUFFER；std:：cerrstd：endl;std:coutstd：:endl;std:：cout”缓冲区 产品 生产者/消费者std：endl；/取出一个产品后，输出缓冲区当前的状态for（int i=0;iSIZE_OF_BUFFER；+i） /输出缓冲区下标if（i10）std：couti ”g_bufferi；elsestd：couti g_bufferi;if(i=in）if（g_bufferi10）std：cout ；elsestd:cout ；std：cout” - 生产者”;/输出生产者的指针位置if(i=out）if（g_bufferi10）std：cout” ；elsestd：:cout ”；std：:cout” - 消费者”；/输出消费者的指针位置std：:coutstd：endl;/-从缓冲区中取出一个产品结束-/*-生产者线程开始-/生产者线程DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara） while（g_continue）/资源信号量的P操作WaitForSingleObject（g_hFullSemaphore,INFINITE）； /互斥信号量的P操作WaitForSingleObject（g_hMutex,INFINITE)； /生产一个产品Produce（）;/把新生产的产品放入缓冲区Append（）；Sleep(2000）;/互斥信号量的V操作ReleaseMutex（g_hMutex)； /资源信号量的V操作ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore，1，NULL)； return 0;/*-生产者线程结束-*/*-消费者线程开始-*/消费者线程DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara) while(g_continue)/资源信号量的P操作WaitForSingleObject（g_hEmptySemaphore，INFINITE）； /互斥信号量的P操作WaitForSingleObject（g_hMutex,INFINITE); /从缓冲区中取出一个产品Take（)；/消费一个产品Consume()；Sleep(2000)；/互斥信号量的V操作ReleaseMutex（g_hMutex）； /资源信号量的V操作ReleaseSemaphore（g_hFullSemaphore，1,NULL)； return 0；/-消费者线程结束-/-创建生产者线程开始-/void createPT（）/创建生产者线程for(int i=0；iPRODUCERS_COUNT；+i)hThreadsi=CreateThread(NULL,0,Producer，NULL，0，producerIDi）;if（hThreadsi=NULL)g_continue=0；/*-创建生产者线程结束-*/*-创建消费者线程开始-*/void createCT(）/创建消费者线程for （int j=0;jCONSUMERS_COUNT；+j)hThreadsPRODUCERS_COUNT+j=CreateThread（NULL,0,Consumer，NULL，0,&consumerIDj）;if (hThreadsj=NULL）g_continue=0；/-创建消费者线程结束-/-主函数开始-/void main(）/显示程序提示信息info(）；/创建互斥信号量g_hMutex=CreateMutex（NULL,FALSE,NULL）； /创建资源信号量g_hFullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER1,NULL)；g_hEmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL，0，SIZE_OF_BUFFER-1，NULL);/创建生产者线程createPT（);/创建消费者线程createCT()；/不按回车键的话程序会一直运行下去while(g_continue) /按回车键终止程序if(getchar()）g_continue = 0;/-主函数结束-*/