操作系統(tǒng)生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題(PV操作)(Java實(shí)現(xiàn))

1、操作系統(tǒng)生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題(PV操作)Java實(shí)現(xiàn))、問(wèn)題描述組生產(chǎn)者進(jìn)程和一組消費(fèi)者進(jìn)程共享一個(gè)初始為空、大小n的緩沖區(qū)，只有緩沖區(qū)沒(méi)滿(mǎn)時(shí)，生產(chǎn)者才能把資源放入緩沖區(qū)，否則必須等待；只有緩沖區(qū)不為空時(shí)，消費(fèi)者才能從中取出資源，否則必須等待。由于緩沖區(qū)是臨界資源，它只允許一個(gè)生產(chǎn)者放入資源，或一個(gè)消費(fèi)者從中取出資源。二、問(wèn)題分析、關(guān)系分析。生產(chǎn)者和消費(fèi)者對(duì)緩沖區(qū)互斥訪問(wèn)是互斥關(guān)系，同時(shí)生產(chǎn)者和消費(fèi)者又是一個(gè)相互協(xié)作的關(guān)系，只有生產(chǎn)者生產(chǎn)之后，消費(fèi)者只能才能消費(fèi)，它們還是同步關(guān)系。、整理思路。只有生產(chǎn)生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)程，正好是這兩個(gè)進(jìn)程存在著互斥關(guān)系和同步關(guān)系，即需要解決的是互斥和同步PV操作的

2、位置。、信號(hào)量設(shè)置。信號(hào)量mutex作為互斥信號(hào)量，用于控制互斥訪問(wèn)緩沖池，互斥信號(hào)量初值為1;信號(hào)量full用于記錄當(dāng)前緩沖池中的“滿(mǎn)”緩沖池，初值為0;信號(hào)量empty用于記錄當(dāng)前緩沖池中“空“緩沖區(qū)數(shù)，初值為n。三、代碼實(shí)現(xiàn)mportjava.util.Scanner;publicclassProConpublicstaticvoidmain(Stringargs)intproducer,consumer;Scannersc=newScanner(System.in);System.out.print(”請(qǐng)輸入生產(chǎn)者數(shù)目:);produce=sc.nextInt();輸入生產(chǎn)者數(shù)量Sys

3、tem.out.print(請(qǐng)輸入消費(fèi)者數(shù)目：)；consumer=sc.nextInt();輸入消費(fèi)者數(shù)量for(inti=0;iproducer;i+)newThread(newProducer(),生產(chǎn)者+Integer.toString(i)+號(hào)).start();創(chuàng)建生產(chǎn)者線程并開(kāi)啟for(intj=0;jconsumer;j+)newThread(newConsumer。,消費(fèi)者+Integer.toString(j)+號(hào)).start();創(chuàng)建消費(fèi)者線程并開(kāi)啟classGlobal_publicstaticSemaphoreempty=newSemaphore(3);空閑緩沖區(qū)初

4、始化為三publicstaticSemaphorefull=newSemaphore(0);滿(mǎn)緩沖區(qū)初始化為空publicstaticSemaphoremutex=newSemaphore(1);臨界區(qū)互斥信號(hào)量publicstaticintcount=0;coiffli于緩沖區(qū)中的進(jìn)程進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)等待publicstaticvoidtimingwait()tryThread.sleep(2000);Thread.Sleepi(法用于將當(dāng)前線程休眠一定時(shí)間寸間單位是ns,1s=1000mscatch(InterruptedExceptione)當(dāng)使用ava.lang.Thread類(lèi)的sleep

5、方法時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致線程阻塞，需要拋出terruptedException(中斷異常)異常e.printStackTrace();生產(chǎn)者classProducerimplementsRunnableRunnaib掃創(chuàng)建新線程O(píng)verridepublicvoidrun()Runnab接口可以被任何想要被一個(gè)線程運(yùn)行的接口繼承實(shí)現(xiàn)；繼Runnable接口的類(lèi)必須有一個(gè)run()方法System.out.println(Thread.currentThread().getName()+生產(chǎn)出一個(gè)商品.)；Thread.currentThread().getNami得當(dāng)前執(zhí)行的線程GlobaLempty

6、.P();獲取空緩沖區(qū)單元Global.mutex.P();進(jìn)入臨界區(qū)Global.timingwait();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+將產(chǎn)品放入緩沖區(qū)-緩沖區(qū)剩余+(+Global.count)+個(gè)產(chǎn)品);Global.mutex.V();離開(kāi)臨界區(qū)，釋放信號(hào)量Global.full.V();滿(mǎn)緩沖區(qū)數(shù)加一消費(fèi)者classConsumerimplementsRunnableOverridepublicvoidrun()Global.timingwait();Global.full.P();獲取滿(mǎn)緩沖區(qū)單元Globa

7、l.mutex.P();進(jìn)入臨界區(qū)Global.timingwait();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+從緩沖區(qū)取出一個(gè)產(chǎn)品一緩沖區(qū)剩余+(-Global.count)+個(gè)產(chǎn)品”)；Global.mutex.V();離開(kāi)臨界區(qū)，釋放互斥信號(hào)量Global.empty.V();空緩沖區(qū)加一System.out.println(Thread.currentThread().getName()+消費(fèi)一個(gè)商品.);信號(hào)量classSemaphorepublicintvalue;publicSemaphore(intvalue)s

8、uper();this.value=value;齢publicsynchronizedfinalvoidP()使用synchronized修飾的方法叫做同步方法保證線程執(zhí)行該方法的時(shí)其他線程只能在方法外等著被final修飾的方法是一個(gè)最終方法，不能被重腫寫(xiě)會(huì)報(bào)錯(cuò)value-;if(value0)trythis.wait();當(dāng)緩沖區(qū)已滿(mǎn)空時(shí)，生產(chǎn)者或消費(fèi)者線程停止自己的執(zhí)行，釋放鎖，使自己處于等待狀態(tài)，讓其它線程執(zhí)行catch(InterruptedExceptione)當(dāng)使用ava.lang.Threadd的wait方法時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致線程阻塞，需要拋出terruptedException(中

9、斷異常)異常e.printStackTrace();操作publicsynchronizedfinalvoidV()value+;if(value=0)this.notify();當(dāng)生產(chǎn)者或消費(fèi)者向緩沖區(qū)放入或取出一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，向其他等待的線程發(fā)出通知，同時(shí)釋放鎖，使自己處于等待狀態(tài)，讓其它線程執(zhí)行。I四、運(yùn)行效果情筠人Z產(chǎn)者數(shù)目：請(qǐng)鑰人泊身者數(shù)目：匸產(chǎn)老J號(hào)生產(chǎn)匚!一個(gè)商詁蘭產(chǎn)老2號(hào)生產(chǎn)亡一個(gè)商晶蘭產(chǎn)老1號(hào)生產(chǎn)匚!一商晶蘭產(chǎn)老J號(hào)埒產(chǎn)頤人緩;口區(qū)-緩沖図剩宗1八產(chǎn)品蘭產(chǎn)老2號(hào)埒產(chǎn)品取人緩;口區(qū)-緩沖図剩毛“產(chǎn)品蘭產(chǎn)老1號(hào)埒產(chǎn)頤人緩;口恆-緩沖図剩余產(chǎn)品消身老1號(hào)趴緩井區(qū)取匚!一牛產(chǎn)詰緩沖區(qū)剩余

10、2牛產(chǎn)詰消身老1號(hào)涓費(fèi)一傘商品(運(yùn)行結(jié)果是以緩沖區(qū)夬小為3,疇數(shù)量為2和缶產(chǎn)者數(shù)量為3為初始值)五、知識(shí)總結(jié)1、該類(lèi)問(wèn)題需要注意對(duì)緩沖區(qū)大小為n的處理，當(dāng)緩沖區(qū)中有空時(shí)，便可對(duì)empty變量執(zhí)行P操作，一旦取走一個(gè)資源便可執(zhí)行V操作以釋放空閑區(qū)。對(duì)empty和full變量的P操作必須放在mutex的P操作之前。2、P操作即wait操作表示進(jìn)程請(qǐng)求一個(gè)資源，V操作即signal表示進(jìn)程釋放一個(gè)資源，且信號(hào)量機(jī)制遵循了同步機(jī)制的“讓權(quán)等待”原則。3、wait():當(dāng)緩沖區(qū)已滿(mǎn)/空時(shí)，生產(chǎn)者或消費(fèi)者線程停止自己的執(zhí)行，釋放鎖，使自己處于等待狀態(tài)，讓其它線程執(zhí)行。notify():當(dāng)生產(chǎn)者或消費(fèi)者向緩沖區(qū)放入或取出一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，向其他等待的線程發(fā)出通知，同時(shí)釋放鎖，使