實(shí)驗(yàn)四 同步與互斥 Linux實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)四 同步與互斥 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆?、掌握進(jìn)程（線程）的同步與互斥。2、掌握生產(chǎn)者消費(fèi)者問題的實(shí)現(xiàn)方法。3、掌握多線程編程方法。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問題1、有一個(gè)倉庫，生產(chǎn)者負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品，并放入倉庫，消費(fèi)者會(huì)從倉庫中拿走產(chǎn)品(消費(fèi))。2、倉庫中每次只能入一個(gè)(生產(chǎn)者或消費(fèi)者)。3、倉庫中可存放產(chǎn)品的數(shù)量最多10個(gè),當(dāng)倉庫放滿時(shí)，生產(chǎn)者不能再放入產(chǎn)品。4、當(dāng)倉庫空時(shí)，消費(fèi)者不能從中取出產(chǎn)品。5、生產(chǎn)、消費(fèi)速度不同?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、 信號(hào)量mutex提供對(duì)緩沖池訪問的互斥要求并初始化為1，信號(hào)量empty和full分別用來表示空緩沖項(xiàng)和滿緩沖項(xiàng)的個(gè)數(shù)，信號(hào)量empty初始化為n，信號(hào)量

2、full初始化為0。2、定義如下結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)：定義緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)類型：typedefintbuffer_item;緩沖區(qū)：buffer_itembufferBUFFER_SIZE;對(duì)緩沖區(qū)操作的變量：intin,out;信號(hào)量mutex提供了對(duì)緩沖池訪問的互斥要求：pthread_mutex_tmutex;信號(hào)量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂?shù)膫€(gè)數(shù)：sem_tempty,full;可以設(shè)定生產(chǎn)者的生產(chǎn)速度及消費(fèi)者的消費(fèi)速度：intpro_speed,con_speed;對(duì)緩沖區(qū)操作的自增函數(shù)：#defineinc(k)if(kBUFFER_SIZE)k=k+1;elsek=03、

3、并定義了如下實(shí)現(xiàn)問題的函數(shù)模塊：將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入緩沖區(qū)：intinsert_item(buffer_itemitem)從緩沖區(qū)內(nèi)移走一個(gè)產(chǎn)品：intremove_item(buffer_item*item)生產(chǎn)者進(jìn)程：void*producer(void*param)消費(fèi)者進(jìn)程：void*consumer(void*param)生產(chǎn)者結(jié)構(gòu)進(jìn)程 消費(fèi)者結(jié)構(gòu)進(jìn)程【程序代碼】/sx.c#include#include#include#include#include#define inc(k) if(kBUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10/

4、緩沖區(qū)的大小typedef int buffer_item;/定義緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)類型buffer_item bufferBUFFER_SIZE;/緩沖區(qū)int in,out;/對(duì)緩沖區(qū)操作的變量pthread_mutex_t mutex;/信號(hào)量mutex提供了對(duì)緩沖池訪問的互斥要求sem_t empty,full;/信號(hào)量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂?shù)膫€(gè)數(shù)int pro_speed,con_speed;/可以設(shè)定生產(chǎn)者的生產(chǎn)速度及消費(fèi)者的消費(fèi)速度int insert_item(buffer_item item)/將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入緩沖區(qū)bufferin=item;printf

5、(*insert緩沖池第%d號(hào)*n,in);inc(in);int remove_item(buffer_item *item)/從緩沖區(qū)內(nèi)移走一個(gè)產(chǎn)品*item = bufferout;printf(*remove緩沖池第%d號(hào)*n,out);inc(out);void *producer(void *param)/生產(chǎn)者進(jìn)程buffer_item item;int num = 0;while(1)sleep(rand()%(16-pro_speed);printf(n*第%d次生產(chǎn)*n,+num);printf(*等待empty信號(hào)*n);sem_wait(&empty);printf(*

6、等待解鎖*n);pthread_mutex_lock(&mutex);printf(*上鎖，準(zhǔn)備生產(chǎn)*n);item = rand()%1000+1; printf(*生產(chǎn)產(chǎn)品%d*n,item);insert_item(item);printf(*解鎖*n);printf(*第%d次生產(chǎn)結(jié)束*nn,num);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full);void *consumer(void *param)/消費(fèi)者進(jìn)程buffer_item item;int num = 0;while(1)sleep(rand()%(16-con_speed);p

7、rintf(n*第%d次消費(fèi)*n,+num);printf(*等待full信號(hào)*n);sem_wait(&full);printf(*等待解鎖*n);pthread_mutex_lock(&mutex);printf(*上鎖，準(zhǔn)備消費(fèi)*n);remove_item(&item);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty);printf(*消費(fèi)產(chǎn)品%d*n,item);printf(*解鎖*n);printf(*第%d次消費(fèi)結(jié)束*nn,num); int main()/主函數(shù)pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t at

8、tr1,attr2;srand(time(NULL);pthread_mutex_init(&mutex,NULL);/初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf(*n);printf(*開始！*n);printf(*n);printf(生產(chǎn)者速度(1-15):n);scanf(%d,&pro_speed);printf(消費(fèi)者速度(1-15):n);scanf(%d,&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr

9、1,producer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf(*程序over*n);return 0;【實(shí)驗(yàn)步驟】編寫程序代碼gedit sx.c,再對(duì)代碼進(jìn)行編譯gcc sx.c o sx lpthread，編譯無錯(cuò)誤，進(jìn)行運(yùn)行./sx，根據(jù)提示要求進(jìn)行填寫生產(chǎn)者和消費(fèi)速度，觀察消費(fèi)者和生產(chǎn)者進(jìn)程?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】【實(shí)驗(yàn)體會(huì)】1、Linux中生成線程方法： 第一種方式是用pthread 庫來實(shí)現(xiàn)的，是在用戶程序本身中實(shí)現(xiàn)線程，這實(shí)際上是對(duì)線程的一種模擬

10、，線程之間的切換和調(diào)度是在用戶的進(jìn)程內(nèi)部進(jìn)行的，這種方式就被稱為用戶空間的線程。這種線程的好處是實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，性能也非常好，因?yàn)榫€程之間的切換都在用戶進(jìn)程內(nèi)部進(jìn)行，切換開銷比較小。缺點(diǎn)也非常明顯，首先就是不能充分利用高端系統(tǒng)的SMP多處理器的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程只能由一個(gè)處理器處理，第二點(diǎn)由于用戶空間是在用戶空間切換，某個(gè)線程遇到一個(gè)需要阻塞的系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)而就會(huì)造成這個(gè)進(jìn)程被阻塞，因而所有線程被阻塞。 第二種方式是通過修改進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)方式來完成，可以使用不完全的進(jìn)程創(chuàng)建方式創(chuàng)建共享數(shù)據(jù)空間的進(jìn)程，在Linux下這種系統(tǒng)調(diào)用為clone()。2、Ptrtead生成線程： POSIX thread簡(jiǎn)稱為pthread，Posix線程是POSIX標(biāo)準(zhǔn)線程該標(biāo)準(zhǔn)定義內(nèi)部API創(chuàng)建和操縱線程。 數(shù)據(jù)類型 pthread_t：線程句柄 pthread_attr_t：線程屬性 線程操縱函數(shù)(省略參數(shù))：pthread_create()：創(chuàng)建一個(gè)線程 pthread_exit()：終止當(dāng)前線程 pthread_cancel()：中斷另外一個(gè)線程的運(yùn)行 pthread_join()：阻塞當(dāng)前的線程，直到另外一個(gè)線程運(yùn)行結(jié)束 pthread_att