操作系统生产者与消费者.doc

实验二：生产者与消费者 一、实验目的： 利用Windows提供的API函数，编写程序，解决生产者与消费者问题，实现进程的互斥与同步。 二、实验要求： 设计在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。 要求设计并实现一个进程，该进程拥有一个生产者线程和一个消费者线程，它们使用N个不同的缓冲区（N为一个确定的数值，例如N=32）。需要使用如下信号量： (1)一个互斥信号量，用以阻止生产者线程和消费者线程同时操作缓冲区列表； (2)一个信号量，当生产者线程生产出一个物品时可以用它向消费者线程发出信号； (3)一个信号量，消费者线程释放出一个空缓冲区时可以用它向生产者线程发出信号； 三、实验原理： 生产者线程生产物品时，若无空缓冲区可用，生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区；消费者线程消费物品时，若缓冲区为空，消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。 一些重要函数功能说明： CreateThread：创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程。 CreateMutex ()：创建有名或无名的互斥对象。 ReleaseMutex ()：释放指定互斥对象。 WaitForSingleObject()：测试指定对象是否有信号或超时 CreateSemapore()：创建一个有名或者无名信号对象。 ReleaseSemaphore()：将指定信号对象的计数增加一个指定的数量。 四、实验运行结果： 五、实验所遇到的问题： 如果将两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置，或者将release（mutex）与release（full）互换位置，当缓冲区存满产品时，生产者又生产了一件产品，它欲向缓冲区存放时将在empty上等待，但它已经占有了使用缓冲区的权利。这时消费者要取产品时将停留在mutex上得不到使用缓冲区的权利，导致生产者等待消费者取走产品，而消费者却在等待生产者释放使用缓冲区的权利，这种相互等待永远结束不了。因此进程将会发生死锁。 附录：源程序实现 #include windows.h #include iostream const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 10; //缓冲区长度 unsigned short ProductID = 0; //产品号 unsigned short ConsumeID = 0; //将被消耗的产品号 unsigned short in = 0; //产品进缓冲区时的缓冲区下标 unsigned short out = 0; //产品出缓冲区时的缓冲区下标 int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER]; //缓冲区是个循环队列 bool g_continue = true; //控制程序结束 HANDLE g_hMutex; //用于线程间的互斥 HANDLE g_hFullSemaphore; //当缓冲区满时迫使生产者等待 HANDLE g_hEmptySemaphore; //当缓冲区空时迫使消费者等待 DWORD WINAPI Producer(LPVOID); //生产者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID); //消费者线程 int main() { //创建各个互斥信号 g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); g_hFullSemaphore = CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL); //调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时， //生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待 const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3; //生产者的个数 const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1; //消费者的个数 //总的线程数 const unsigned short THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT; HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT]; //各线程的handle DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT]; //生产者线程的标识符 DWORD consumerID[THREADS_COUNT]; /