1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)進(jìn)程同步與互斥實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)序號：01 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：進(jìn)程同步與互斥學(xué)號姓名專業(yè)、班實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)指導(dǎo)教師時間一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握基本的進(jìn)程同步與互斥算法，理解生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題。2、學(xué)習(xí)使用Windows 2000/XP中基本的同步對象，掌握相關(guān)API的使用方法。3、了解Windows 2000/XP中多線程的并發(fā)執(zhí)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步與互斥。4、設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者進(jìn)程(線程)的同步與互斥；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows 2000/XP + Visual C+ 6.0

2、 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型為依據(jù)，在Windows 2000/XP環(huán)境下創(chuàng)建一個控制臺進(jìn)程，在該進(jìn)程中創(chuàng)建n個線程模擬生產(chǎn)者和消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程(線程)的同步與互斥。四、設(shè)計(jì)思路和流程框圖生產(chǎn)者進(jìn)程的功能：生產(chǎn)東西，供消費(fèi)者消費(fèi)；消費(fèi)者進(jìn)程的功能：消費(fèi)生產(chǎn)者生產(chǎn)的東西。生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品并存入緩沖區(qū)供消費(fèi)者取走使用，消費(fèi)者從緩沖器內(nèi)取出產(chǎn)品去消費(fèi)。在生產(chǎn)者和消費(fèi)者同時工作時，必須禁止生產(chǎn)者將產(chǎn)品放入已裝滿的緩沖器內(nèi)，禁止消費(fèi)者從空緩沖器內(nèi)取產(chǎn)品。五、源程序（含注釋）清單#include#include#include#include#include/定義一些常量；/本程序允許的最大臨界區(qū)數(shù)；

3、#define MAX_BUFFER_NUM10/秒到微秒的乘法因子；#define INTE_PER_SEC 1000/本程序允許的生產(chǎn)和消費(fèi)線程的總數(shù)；#define MAX_THREAD_NUM 64/定義一個結(jié)構(gòu)，記錄在測試文件中指定的每一個線程的參數(shù)struct ThreadInfointserial;/線程序列號charentity; /是P還是Cdoubledelay;/線程延遲intthread_requestMAX_THREAD_NUM; /線程請求隊(duì)列intn_request;/請求個數(shù);/全局變量的定義/臨界區(qū)對象的聲明,用于管理緩沖區(qū)的互斥訪問；CRITICAL_SEC

4、TIONPC_CriticalMAX_BUFFER_NUM;int Buffer_CriticalMAX_BUFFER_NUM; /緩沖區(qū)聲明，用于存放產(chǎn)品；HANDLE h_ThreadMAX_THREAD_NUM; /用于存儲每個線程句柄的數(shù)組；ThreadInfoThread_InfoMAX_THREAD_NUM; /線程信息數(shù)組；HANDLEempty_semaphore; /一個信號量；HANDLEh_mutex; /一個互斥量；DWORDn_Thread = 0; /實(shí)際的線程的數(shù)目；DWORDn_Buffer_or_Critical; /實(shí)際的緩沖區(qū)或者臨界區(qū)的數(shù)目；HANDLE

5、h_SemaphoreMAX_THREAD_NUM; /生產(chǎn)者允許消費(fèi)者開始消費(fèi)的信號量；/生產(chǎn)消費(fèi)及輔助函數(shù)的聲明void Produce(void *p);void Consume(void *p);bool IfInOtherRequest(int);int FindProducePositon();int FindBufferPosition(int);int main(void)/聲明所需變量；DWORDwait_for_all;ifstreaminFile;/初始化緩沖區(qū)；for(int i=0;i MAX_BUFFER_NUM;i+)Buffer_Criticali = -1;/

6、初始化每個線程的請求隊(duì)列；for(int j=0;jMAX_THREAD_NUM;j+)for(int k=0;kMAX_THREAD_NUM;k+)Thread_Infoj.thread_requestk = -1;Thread_Infoj.n_request = 0;/初始化臨界區(qū)；for(i =0;i n_Buffer_or_Critical;inFile.get();printf(輸入文件是:n);/回顯獲得的緩沖區(qū)的數(shù)目信息；printf(%d n,(int) n_Buffer_or_Critical);/提取每個線程的信息到相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；while(inFile)inFile T

7、hread_Infon_Thread.serial;inFile Thread_Infon_Thread.entity;inFile Thread_Infon_Thread.delay;char c;inFile.get(c);while(c!=n& !inFile.eof() inFile Thread_Infon_Thread.thread_requestThread_Infon_Thread.n_request+; inFile.get(c);n_Thread+; /回顯獲得的線程信息，便于確認(rèn)正確性；for(j=0;j(int) n_Thread;j+)int Temp_serial

8、= Thread_Infoj.serial;char Temp_entity = Thread_Infoj.entity;double Temp_delay = Thread_Infoj.delay;printf( n thread%2d %c %f ,Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay);int Temp_request = Thread_Infoj.n_request;for(int k=0;kTemp_request;k+)printf( %d , Thread_Infoj.thread_requestk);coutendl;printf(nn); /創(chuàng)

9、建在模擬過程中幾個必要的信號量empty_semaphore=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical, semaphore_for_empty);h_mutex= CreateMutex(NULL,FALSE,mutex_for_update);/下面這個循環(huán)用線程的ID號來為相應(yīng)生產(chǎn)線程的產(chǎn)品讀寫時所/使用的同步信號量命名；for(j=0;j(int)n_Thread;j+) std:string lp =semaphore_for_produce_;int temp =j;while(temp)char

10、c = (char)(temp%10);lp+=c;temp/=10;h_Semaphorej+1=CreateSemaphore(NULL,0,n_Thread,lp.c_str();/創(chuàng)建生產(chǎn)者和消費(fèi)者線程；for(i =0;i (int) n_Thread;i+)if(Thread_Infoi.entity =P)h_Threadi= CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Produce),&(Thread_Infoi),0,NULL);else h_Threadi=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START

11、_ROUTINE)(Consume),&(Thread_Infoi),0,NULL);/主程序等待各個線程的動作結(jié)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;/確認(rèn)是否還有對同一產(chǎn)品的消費(fèi)請求未執(zhí)行；bool IfInOtherRequest(int req)for(int i

12、=0;in_Thread;i+)for(int j=0;jThread_Infoi.n_request;j+)if(Thread_Infoi.thread_requestj = req)return TRUE;return FALSE;/找出當(dāng)前可以進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的空緩沖區(qū)位置；intFindProducePosition()int EmptyPosition;for (int i =0;in_Buffer_or_Critical;i+)if(Buffer_Criticali = -1)EmptyPosition = i;/用下面這個特殊值表示本緩沖區(qū)正處于被寫狀態(tài)；Buffer_Critica

13、li = -2;break;return EmptyPosition;/找出當(dāng)前所需生產(chǎn)者生產(chǎn)的產(chǎn)品的位置；int FindBufferPosition(int ProPos)int TempPos;for (int i =0 ;iserial;m_delay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC);Sleep(m_delay);/開始請求生產(chǎn)printf(Producer %2d sends the produce require.n,m_serial);/確認(rèn)有空緩沖區(qū)可供生產(chǎn)，同時將空位置數(shù)empty減1；用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的同步；w

14、ait_for_semaphore= WaitForSingleObject(empty_semaphore,-1);/互斥訪問下一個可用于生產(chǎn)的空臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)寫寫互斥；wait_for_mutex = WaitForSingleObject(h_mutex,-1);int ProducePos = FindProducePosition(); ReleaseMutex(h_mutex);/生產(chǎn)者在獲得自己的空位置并做上標(biāo)記后，以下的寫操作在生產(chǎn)者之間可以并發(fā)；/核心生產(chǎn)步驟中，程序?qū)⑸a(chǎn)者的ID作為產(chǎn)品編號放入，方便消費(fèi)者識別;printf(Producer %2d begin to pro

15、duce at position %2d.n,m_serial,ProducePos);Buffer_CriticalProducePos = m_serial;printf(Producer %2d finish producing :n ,m_serial);printf( position %2d :%3d n ,ProducePos,Buffer_CriticalProducePos);/使生產(chǎn)者寫的緩沖區(qū)可以被多個消費(fèi)者使用，實(shí)現(xiàn)讀寫同步；ReleaseSemaphore(h_Semaphorem_serial,n_Thread,NULL);/消費(fèi)者進(jìn)程void Consume(vo

16、id * p)/局部變量聲明；DWORDwait_for_semaphore,m_delay;intm_serial,m_requestNum; /消費(fèi)者的序列號和請求的數(shù)目；intm_thread_requestMAX_THREAD_NUM;/本消費(fèi)線程的請求隊(duì)列；/提取本線程的信息到本地；m_serial = (ThreadInfo*)(p)-serial;m_delay = (DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC);m_requestNum = (ThreadInfo *)(p)-n_request;for (int i = 0;ithre

17、ad_requesti;Sleep(m_delay);/循環(huán)進(jìn)行所需產(chǎn)品的消費(fèi)for(i =0;ithread_requesti =-1; if(!IfInOtherRequest(m_thread_requesti)Buffer_CriticalBufferPos = -1;/標(biāo)記緩沖區(qū)為空；printf(Consumer%2d finish consuming %2d:n ,m_serial,m_thread_requesti);printf( position %2d :%3d n ,BufferPos,Buffer_CriticalBufferPos);ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL); elseprintf(Consumer %2d finish consuming product %2dn ,m_serial,m_thread_requesti); /離開臨界區(qū) LeaveCriticalSection(&PC_CriticalBufferPos);六、測試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解了基本的進(jìn)程同步與互斥算法，理解生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題2、掌握了相關(guān)