生产者与消费者算法(doc8页).doc

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//定义一些常量；
//本程序允许的最大临界区数；
#define MAX_BUFFER_NUM 10
//秒到微秒的乘法因子；
#define INTE_PER_SEC 1000
//本程序允许的生产和消费线程的总数；
#define MAX_THREAD_NUM 64
//定义一个结构，记录在测试文件中指定的每一个线程的参数
struct ThreadInfo
{
int serial; //线程序列号
char entity; //是P还是C
double delay; //线程延迟
int thread_request[MAX_THREAD_NUM]; //线程请求队列
int n_request; //请求个数
};
//全局变量的定义
//临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问；
CRITICAL_SECTION PC_Critical[MAX_BUFFER_NUM];
int Buffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM]; //缓冲区声明，用于存放产品；
HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM]; //用于存储每个线程句柄的数组；
ThreadInfo Thread_Info[MAX_THREAD_NUM]; //线程信息数组；
HANDLE empty_semaphore; //一个信号量；
HANDLE h_mutex; //一个互斥量；
DWORD n_Thread = 0; //实际的线程的数目；
DWORD n_Buffer_or_Critical; //实际的缓冲区或者临界区的数目；
HANDLE h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]; //生产者允许消费者开始消费的信号量；
//生产消费及辅助函数的声明
void Produce(void *p);
void Consume(void *p);
bool IfInOtherRequest(int);
int FindProducePositon();
int FindBufferPosition(int);
int main(void)
{
//声明所需变量；
DWORD wait_for_all;
ifstream inFile;
//初始化缓冲区；
forint i=0;i< MAX_BUFFER_NUM;i++)
Buffer_Critical[i] = -1;
//初始化每个线程的请求队列；
for(int j=0;jicalSection(&PC_Critical[i]);
//打开输入文件，按照规定的格式提取线程等信息；
inFile.open("test.txt");
//从文件中获得实际的缓冲区的数目；
inFile >> n_Buffer_or_Critical;
inFile.get();
printf("输入文件是:\n");
//回显获得的缓冲区的数目信息；
printf("%d \n",(int) n_Buffer_or_Critical);
//提取每个线程的信息到相应数据结构中；
while(inFile){
inFile >> Thread_Info[n_Thread].serial;
inFile >> Thread_Info[n_Thread].entity;
inFile >> Thread_Info[n_Thread].delay;
char c;
inFile.get(c);
while(c!='\n'&& !inFile.eof()){
inFile>> Thread_Info[n_Thread].thread_request[Thread_Info[n_Thread].n_request++];
inFile.get(c);
}
n_Thread++;

}
//回显获得的线程信息，便于确认正确性；
for(j=0;j<(int) n_Thread;j++){
int Temp_serial = Thread_Info[j].serial;
char Temp_entity = Thread_Info[j].entity;
double Temp_delay = Thread_Info[j].delay;
printf(" \n thread%2d %c %f ",Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay);
int Temp_request = Thread_Info[j].n_request;
for(int k=0;k
h_mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex_for_update");
//下面这个循环用线程的ID号来为相应生产线程的产品读写时所
//使用的同步信号量命名；
for(j=0;j<(int)n_Thread;j++){
std::string lp ="semaphore_for_produce_";
int temp =j;
while(temp){
char c = (char)(temp%10);
lp+=c;
temp/=10;
}
h_Semaphore[j+1]=CreateSemaphore(NULL,0,n_Thread,lp.c_str());
}
//创建生产者和消费者线程；
for(i =0;i< (int) n_Thread;i++){
if(Thread_Info[i].entity =='P')
h_Thread[i]= CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Produce),
&(Thread_Info[i]),0,NULL);
else
h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREADSTART_ROUTINE)(Consume),
&(Thread_Info[i]),0,NULL);
}
//主程序等待各个线程的动作结束；
wait_for_all = WaitForMultipleObjects(n_Thread,h_Thread,TRUE,-1);
printf(" \n \nALL Producer and consumer have finished their work. \n");
printf("Press any key to quit!\n");
_getch();
return 0;
}
//确认是否还有对同一产品的消费请求未执行；
bool IfInOtherRequest(int req)
{
for(int i=0;ii =0;iitical;i++)
if(Buffer_Critical[i]==ProPos){
TempPos = i;
break;
}
return TempPos;
}
//生产者进程
void Produce(void *p)
{
//局部变量声明；
DWORD wait_for_semaphore,wait_for_mutex,m_delay;
int m_serial;
//获得本线程的信息；
m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial;
m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC);
Sleep(m_delay);
//开始请求生产
printf("Producer %2d sends the produce require.\n",m_serial);
//确认有空缓冲区可供生产，同时将空位置数empty减1；用于生产者和消费者的同步；
wait_for_semaphore = WaitForSingleObject(empty_semaphore,-1);
//互斥访问下一个可用于生产的空临界区，实现写写互斥；
wait_for_mutex = WaitForSingleObject(h_mutex,-1);
int ProducePos = FindProducePosition();
ReleaseMutex(h_mutex);
//生产者在获得自己的空位置并做上标记后，以下的写操作在生产者之间可以并发；
//核心生产步骤中，程序将生产者的ID作为产品编号放入，方便消费者识别;
printf("Producer %2d begin to produce at position %2d.\n",m_serial,ProducePos);
Buffer_Critical[ProducePos] = m_serial;
printf("Producer %2d finish producing :\n ",m_serial);
printf(" position[ %2d ]:%3d \n" ,ProducePos,Buffer_Critical[ProducePos]);
//使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用，实现读写同步；
ReleaseSemaphore(h_Semaphore[m_serial],n_Thread,NULL);
}
//消费者进程
void Consume(void * p)
{
//局部变量声明；
DWORD wait_for_semaphore,m_delay;
int m_serial,m_requestNum; //消费者的序列号和请求的数目；
int m_thread_request[MAX_THREAD_NUM];//本消费线程的请求队列；
//提取本线程的信息到本地；
m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial;
m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC);
m_requestNum = ((ThreadInfo *)(p))->n_request;
for (int i = 0ithread_request[i];
Sleep(m_delay);
//循环进行所需产品的消费
for(i =0;i实现了读写同步；
wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_Semaphore[m_thread_request[i]],-1);
//查询所需产品放到缓冲区的号
int BufferPos=FindBufferPosition(m_thread_request[i]);
//开始进行具体缓冲区的消费处理，读和读在该缓冲区上仍然是互斥的；
//进入临界区后执行消费动作；并在完成此次请求后，通知另外的消费者本处请求已
//经满足；同时如果对应的产品使用完毕，就做相应处理；并给出相应动作的界面提
//示；该相应处理指将相应缓冲区清空，并增加代表空缓冲区的信号量；
EnterCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]);
printf("Consumer%2d begin to consume %2d product \n",m_serial,m_thread_request[i]);
((ThreadInfo*)(p))->thread_request[i] =-1;
if(!IfInOtherRequest(m_thread_request[i])){
Buffer_Critical[BufferPos] = -1;//标记缓冲区为空；
printf("Consumer%2d finish consuming %2d:\n ",m_serial,m_thread_request[i]);
printf(" position[ %2d ]:%3d \n" ,BufferPos,Buffer_Critical[BufferPos]);
ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL);
}
else{
printf("Consumer %2d finish consuming product %2d\n ",m_serial,m_thread_request[i]);
}
//离开临界区
LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]);
}
}

虽然在学习的过程中会遇到许多不顺心的事，但古人说得好——吃一堑，长一智。多了一次失败，就多了一次教训；多了一次挫折，就多了一次经验。没有失败和挫折的人，是永远不会成功的。 快乐学习并不是说一味的笑，而是采用学生容易接受的快乐方式把知识灌输到学生的大脑里。因为快乐学习是没有什么大的压力的，人在没有压力的情况下会表现得更好。青春的执迷和坚持会撑起你的整个世界，愿你做自己生命中的船长，在属于你的海洋中一帆风顺，珍惜生命并感受生活的真谛！ 老师知道你的字可以写得更漂亮一些的，对吗,智者千虑，必有一失；愚者千虑，必有一得,学习必须与实干相结合,学习，就要有灵魂，有精神和有热情，它们支持着你的全部！灵魂，认识到自我存在，认识到你该做的是什么；精神，让你不倒下，让你坚强，让你不畏困难强敌；热情，就是时刻提醒你，终点就在不远方，只要努力便会成功的声音，他是灵魂与精神的养料，它是力量的源泉。