操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告三大問(wèn)題之生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題

1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題 目 三大經(jīng)典問(wèn)題之生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與任務(wù)1、加深對(duì)并發(fā)協(xié)作進(jìn)程同步與互斥概念的理解。 通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)?現(xiàn)進(jìn)程同步和互斥，使學(xué)生掌握有關(guān)進(jìn)程（線程）同步與互 斥的原理，以及解決進(jìn)程（線程）同步和互斥的算法，從而 進(jìn)一步鞏固進(jìn)程（線程）同步和互斥等有關(guān)的內(nèi)容。2、掌握進(jìn)程和線程 的概念，進(jìn) 程（線程）的控制原語(yǔ)或系統(tǒng) 調(diào)用的使用。3、了解 Windows2000/XP中多 線程的 并發(fā)執(zhí)行 機(jī)制，線程間 的同步和互 斥。學(xué)習(xí) 使用Windows2000/XP中基 本的同步 對(duì)象， 掌握相應(yīng)的API函數(shù)。4、培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行知識(shí)綜合，獨(dú)立開(kāi)發(fā)較大程序

2、的能力。5、培養(yǎng)提高學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)能力和軟件的調(diào)試技術(shù)。6、培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)大型程序的方法和相互合作的精神。7、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。8、培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)和算法分析能力。9、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行文字論述和文字表達(dá)的能力。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其要求在 Windows XP、Windows 2000等操作系統(tǒng)下，使用的 VC VB、Java或C等編程語(yǔ)言，采用 進(jìn)程（線程）同步和互 斥的技術(shù)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題或哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題 或讀者-寫(xiě)者問(wèn)題或自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單進(jìn)程（線程）同步和互 斥的實(shí)際問(wèn)題。要求：(1)經(jīng)調(diào)試后程序能夠正常運(yùn)行。(2)采用多進(jìn)程或多線程方式運(yùn)行，體現(xiàn)了進(jìn)程(線 程)同步互斥的

3、關(guān)系。(3)程序界面美觀。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)要求利用PV操作實(shí)現(xiàn)解決生產(chǎn) 者一一消費(fèi)者問(wèn)題 中的同步問(wèn)題。此問(wèn)題描述的是一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品 并將這些產(chǎn)品提供給消費(fèi)者進(jìn)程去消費(fèi)，在兩者之間設(shè)置了 一個(gè)具有n個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進(jìn)程將它所生產(chǎn)的產(chǎn) 品放入一個(gè)緩沖區(qū)，消費(fèi)者進(jìn)程可從緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消 費(fèi)，但它們之間必須保持同步，即不允許消費(fèi)者進(jìn)程到一個(gè) 空緩沖區(qū)去取產(chǎn)品，也不允許生產(chǎn)者進(jìn)程向一個(gè)已裝滿(mǎn)且尚 未取出的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品，并且生產(chǎn)者消費(fèi)者互斥使用緩 沖區(qū)。四、實(shí)驗(yàn)原理圖五、算法實(shí)現(xiàn)(1)有一個(gè)生產(chǎn)者線程 ProduceThread ,有1個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程 CustomerThrea

4、d;緩沖區(qū)為 shareList。(2)使用線程同步：用synchonized關(guān)鍵字(加鎖)使得一個(gè)時(shí)間 內(nèi)只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行，另一個(gè)線程必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這 個(gè)代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊；wait()讓線程進(jìn)入等待狀態(tài)；notify ()函數(shù)喚醒一個(gè)處于等待狀態(tài)的線程。(3)程序運(yùn)行流程圖如下： (如不在外相中斷,程序?qū)⒁恢毖h(huán)運(yùn)行)開(kāi)始生產(chǎn)者消費(fèi)者消費(fèi)者消費(fèi)喚醒生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn) /消費(fèi)者等待喚醒消費(fèi)者六、源代碼package操作系統(tǒng);/* 產(chǎn)品類(lèi)* /publicclass Goods int id;String name;public String toString() retu

5、rn id+" "+name; package操作系統(tǒng);import java.util.List;/* 消費(fèi)者線程：有產(chǎn)品時(shí)可以取出，無(wú)產(chǎn)品時(shí)等待* /publicclass CustomerThreadextends Threadprivate ListshareList;CustomerThread(LjstshareList)this .shareList=shareList;publicvoid run()System.out .println("消費(fèi)線程已啟 動(dòng).”+shareList.size();while (true )try synchroni

6、zed (shareList)while (shareList.size()=0)如果沒(méi)有產(chǎn)品，消費(fèi)線程則等待shareList.wait();while (shareList.size()>0)System. out .println("<-消費(fèi)線程取出產(chǎn)品："+shareList.remove(0).toString();shareList.notify(); catch (Exception ef)ef.printStackTrace();package 操作系統(tǒng);import java.util.List;/*生產(chǎn)者線程：無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)再存，存入一個(gè)要發(fā)通知*

7、/publicclass ProduceThreadextends Thread /構(gòu)造器參數(shù)是生產(chǎn)線程要放入的隊(duì)列 public ProduceThread(ListshareList)this .shareList=shareList;publicvoid run()System.out .println("生產(chǎn)線程已啟動(dòng).”+shareList.size();while (true )try Thread. sleep (2000);synchronized (shareList)while (shareList.size()>0)shareList.wait();whi

8、le (shareList.size()=0)Goods gs = neWGoods();count+;gs.id= count;="產(chǎn)品"+ count;System.out .println("->生產(chǎn)線程放入對(duì)象:"+gs.toString();shareList.add(gs);/通知消費(fèi)線程，隊(duì)列中有對(duì)象了shareList.notify(); catch (Exception ef)ef.printStackTrace();/用來(lái)標(biāo)記放入對(duì)象的每一個(gè)獨(dú)立ID號(hào)privatestaticint count=0;/與消費(fèi)者線程

9、或以共同存取的對(duì)象列表private ListshareList;package操作系統(tǒng);importjava.util.LinkedList;importjava.util.List;public class Manage /主函數(shù)public static void main(String口 args)/生產(chǎn) 消費(fèi)線程交換對(duì)象的隊(duì)列List shareList = new java.util.LinkedList();/啟動(dòng)生產(chǎn)線程 newProduceThread(shareList).start();/啟動(dòng)消費(fèi)線程 newCustomerThread(shareList).start();七、運(yùn)行結(jié)果八、實(shí)驗(yàn)心得在此次實(shí)驗(yàn)中我們模擬PV 操作同步機(jī)構(gòu)，來(lái)解決消費(fèi)者與生產(chǎn)者這兩個(gè)進(jìn)程之間的同步協(xié)調(diào)問(wèn)題。 實(shí)驗(yàn)中值得注意的是解決進(jìn)程同步需要做哪些工作，如何利用信號(hào)量機(jī)制來(lái)解決進(jìn)程同步問(wèn)題等等。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)操作系統(tǒng)的p、 v 有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，深入了解了p、 v 操作的實(shí)質(zhì)和其重要性，加深了我對(duì)操作系統(tǒng)中多線程機(jī)制的理解和認(rèn)識(shí)，更讓我認(rèn)識(shí)到知識(shí)的掌握，僅靠學(xué)習(xí)理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要與實(shí)際動(dòng)手操作相結(jié)合才能更好地理解和分析問(wèn)題。此外，我也發(fā)現(xiàn)自己在編程上仍存在較大的問(wèn)題，本次實(shí)驗(yàn)讓我