实验4基于信号量的线程控制.doc.doc

实验4 基于信号量的线程控制 实验目的：利用信号量实现线程间的同步与互斥 实验内容 2.1实验内容1：利用锁实现线程间的互斥 互斥锁是用一种简单的加锁方法来控制对共享资源的原子操作。这个互斥锁只有两种状态，也就是上锁和解锁，可以把互斥锁看作某种意义上的全局变量。在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥锁，拥有上锁状态的线程能够对共享资源进行操作。若其他线程希望上锁一个已经被上锁的互斥锁，则该线程就会挂起，直到上锁的线程释放掉互斥锁为止。可以说，这把互斥锁保证让每个线程对共享资源按顺序进行原子操作。 互斥锁机制主要包括下面的基本函数。 互斥锁初始化：pthread_mutex_init() 互斥锁上锁：pthread_mutex_lock() 互斥锁判断上锁：pthread_mutex_trylock() 互斥锁接锁：pthread_mutex_unlock() 消除互斥锁：pthread_mutex_destroy() 以下是实验3中程序的改进版，调试运行以下程序 #include stdio.h #include stdlib.h #include pthread.h #define THREAD_NUMBER 3 #define REPEAT_NUMBER 3 #define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 pthread_mutex_t mutex; void * thrd_func(void *arg) { int thrd_num = (int)arg; int delay_time = 0, count = 0; int res; res = pthread_mutex_lock(mutex); if (res) { printf(Thread %d lock failed\n, thrd_num); pthread_exit(NULL); } printf(Thread %d is starting\n, thrd_num); for (count = 0; count REPEAT_NUMBER; count++) { delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + 1; sleep(delay_time); printf(\tThread %d: job %d delay = %d\n, thrd_num, count, delay_time); } printf(Thread %d finished\n, thrd_num); pthread_exit(NULL); } int main(void) { pthread_t thread[THREAD_NUMBER]; int no = 0, res; void * thrd_ret; srand(time(NULL)); pthread_mutex_init(mutex, NULL); for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no++) { res = pthread_create(thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no); if (res != 0) { printf(Create thread %d failed\n, no); exit(res); } } printf(Create treads success\n Waiting for threads to finish...\n); for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no++) { res = pthread_join(thread[no], thrd_ret); if (!res) { printf(Thread %d joined\n, no); } else { printf(Thread %d join failed\n, no); } pthread_mutex_unlock(mutex); } pthread_mutex_destroy(mutex); return 0; } 问题1：运行结果与实验2中的比较有何不同？ 2.2实验内容2：利用信号量实现生产者与消费者问题 信号量与PV原子操作广泛用于进程或线程间的同步与互斥。以下为信号量机制的相关函数： sem_init()用于创建一个信号量，并初始化它的值。 sem_wait()和sem_trywait()都相当于P操作，在信号量