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《1编程实现进程(线程)同步和互斥》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
学号：xxxXxx学院学生实验报告姓名：xxx年级专业班级08级计算机3班日期2010年12月9日成绩课程名称计算机操作系统实验名称1编程实现进程（线程）同步和互斥(4课时)实验类型验证设计综合创新【实验目的、要求】实验目的：（1）通过编写程序实现进程同步和互斥，使学生掌握有关进程（线程）同步与互斥的原理，以及解决进程（线程）同步和互斥的算法，从而进一步巩固进程（线程）同步和互斥等有关的内容。（2）了解Windows2000/XP中多线程的并发执行机制，线程间的同步和互斥。（3）学习使用Windows2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的API函数。（4）掌握进程和线程的概念，进程（线程）的控制原语或系统调用的使用。（5）掌握多道程序设计的基本理论、方法和技术，培养学生多道程序设计的能力。实验要求：（1）经调试后程序能够正常运行。（2）采用多进程或多线程方式运行，体现了进程（线程）同步和互斥的关系。（3）程序界面美观。【实验内容】在WindowsXP、Windows2000等操作系统下，使用的VC、VB、java或C等编程语言，采用进程（线程）同步和互斥的技术编写程序实现生产者-消费者问题或哲学家进餐问题或读者-写者问题或自己设计一个简单进程（线程）同步和互斥的实际问题。【实验环境】（含主要设计设备、器材、软件等）一台计算机及c++软件【实验步骤、过程】（含原理图、流程图、关键代码，或实验过程中的记录、数据等）让写者与读者、读者与读者之间互斥的访问同一数据集，在无写者进程到来时各读者可同时的访问数据集，在读者和写者同时等待时写者优先唤醒。设置两个全局变量readcount和writecount来记录读者与写者的数目，设置了3个信号量。h_mutex1表示互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，h_mutex2实现全局变量readcount操作上的互斥，h_mutex3实现对全局变量writecount的互斥访问。设置了两个临界区，为了实现写者优先，用了临界区read。数据结构：（1）用了两个临界区（2）自定义结构ThreadInfo记录一条线程信息，多个线程对应一个ThreadInfo数组。（3）设置了互斥量h_mutex1，实现了互斥对象对阻塞read这一过程，h_mutex2实现对readcount操作的互斥，h_mutex3实现对writecount的互斥访问。流程：（1）主函数（2）临界区初始化（3）提取线程相关信息 （4）完成线程相关信号量的初始化（5）创建读者与写者线程（6）等待所有线程结束（7）程序结束（8）读者（9）提取本线程信息（10）等待，提出读请求（11）进入临界区（12）进行读操作，并判读是否读完（15）退出临界区，读操作完成（16）如果readcount=0，则唤醒写者（17）写者（18）提取本线程信息（19）等待，发出写请求（20）进入临界区（21）进行写操作，并判断是否写完（22）退出临界区，写操作完成（23）如果writecount=0，则唤醒读者代码：#include#include#include#include#include#defineINTE_PER_SEC1000//每秒时钟中断的数目#defineMAX_THREAD_NUM64//最大线程数intreadcount=0;//读者数目intwritecount=0;//写者数目CRITICAL_SECTIONcs_write;CRITICAL_SECTIONcs_read;voidWriter(void*p);voidReader(void*p);//定义记录在测试文件中的线程参数数据结构structThreadInfo{intserial;charentity;doubledelay;doublepersist;};//全局变量定义//临界区对象的声明，用于管理缓冲区的互斥访问intm;HANDLEh_Thread[MAX_THREAD_NUM];//存储线程句柄的数组ThreadInfoThread_Info[MAX_THREAD_NUM];//线程信息数组 HANDLEh_mutex1;//互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥HANDLEh_mutex2;//全局变量readcount实现操作上的互斥DWORDn_Thread=0;//实际线程数目HANDLEh_mutex3;//对全局变量writecount的互斥访问intmain(void){DWORDwait_for_all;FILE*inFile;//ifstreaminFile;inti,j;InitializeCriticalSection(&cs_write);//初始化临界区InitializeCriticalSection(&cs_read);//打开输入文件，提取线程信息inFile=fopen("test.txt","r");fscanf(inFile,"%d",&m);//提取各线程信息到相应的数据结构中while(!feof(inFile)){fscanf(inFile,"%d",&Thread_Info[n_Thread].serial);fscanf(inFile,"t%c",&Thread_Info[n_Thread].entity);fscanf(inFile,"%lf",&Thread_Info[n_Thread].delay);fscanf(inFile,"%lf",&Thread_Info[n_Thread].persist);n_Thread++;}//回显获得的线程信息，便于确认正确性for(j=0;j<(int)n_Thread;j++){intTemp_serial=Thread_Info[j].serial;charTemp_entity=Thread_Info[j].entity;doubleTemp_delay=Thread_Info[j].delay;doubleTemp_persist=Thread_Info[j].persist;printf(" thread%2d%c%lf%lf",Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay,Temp_persist);printf(" ");}printf(" ");//创建模拟过程中必要的信号量h_mutex1=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex_for_readcount");h_mutex2=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex_for_readwait");h_mutex3=CreateMutex(NULL,FALSE,"mutex_for_writecount");//创建读者和写者线程for(i=0;i<(int)(n_Thread);i++){if(Thread_Info[i].entity=='R'||Thread_Info[i].entity=='r'){h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Reader),&(Thread_Info[i]),0,NULL);}else {h_Thread[i]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Writer),&(Thread_Info[i]),0,NULL);}}//主程序等待各个线程的动作结束wait_for_all=WaitForMultipleObjects(n_Thread,h_Thread,TRUE,-1);printf(" ALLREADERandWRITERhavefinishedtheirwork, ");printf("Pressanykeytoquit! ");return0;}//读者线程voidReader(void*p){//局部变量声明DWORDwait_for_semaphore,wait_for_mutex;DWORDm_delay;DWORDm_persist;intm_serial;//获得本线程信息m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial;m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay*INTE_PER_SEC);m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist*INTE_PER_SEC);Sleep(m_delay);printf("Readerthread%dsendsreaderingrequire. ",m_serial);wait_for_semaphore=WaitForSingleObject(h_mutex1,-1);EnterCriticalSection(&cs_read);wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1);readcount++;if(readcount==1){//如果是第1个读者,等待写者写完EnterCriticalSection(&cs_write);}ReleaseMutex(h_mutex2);//释放互斥信号Mutex2//让其他读者进去临界区LeaveCriticalSection(&cs_read);ReleaseMutex(h_mutex1);//读文件printf("Readerthread%dbeginstoreadfile. ",m_serial);Sleep(m_persist);//退出线程printf("Readerthread%dfinishedreadingfile. ",m_serial);//阻塞互斥对象Mutex2,保证对readcount的访问,修改互斥wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_mutex2,-1);readcount--;if(readcount==0) {//最后一个读者,唤醒写者LeaveCriticalSection(&cs_write);}ReleaseMutex(h_mutex2);//释放互斥信号}//写者线程voidWriter(void*p){DWORDwait_for_mutex3;//互斥变量DWORDm_delay;//延迟时间DWORDm_persist;//读文件持续时间intm_serial;//线程序号//从参数中获得信息m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial;m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay*INTE_PER_SEC);m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist*INTE_PER_SEC);Sleep(m_delay);//延迟等待printf("Writerthread%dsentsthewritingrequire. ",m_serial);wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1);writecount++;//修改写者数目if(writecount==1){EnterCriticalSection(&cs_read);}ReleaseMutex(h_mutex3);EnterCriticalSection(&cs_write);printf("Writerthread%dbeginstowritetothefile. ",m_serial);Sleep(m_persist);printf("Writerthread%dfinishedwritingtothefile. ",m_serial);LeaveCriticalSection(&cs_write);wait_for_mutex3=WaitForSingleObject(h_mutex3,-1);writecount--;if(writecount==0){LeaveCriticalSection(&cs_read);}ReleaseMutex(h_mutex3);}【实验结果或总结】（对实验结果进行相应分析，或总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见）1、测试文件1R232R353W114R105 5R1246W987R1368W1259R201010W21202、测试结果 3、测试结果分析由测试结果可知，线程3最早发出操作请求，并执行，开始执行后线程1发出读请求，3完成操作，1开始读操作，2发出读请求，2开始读操作，1、2完成读操作，实现了读者同步，6发出写请求，6开始写操作，4、5发出读请求，8发出写请求，7发出读请求，形成2个等待队列，一个是读这等待队列有线程4、5、7，一个是写者等待队列8，当6完成操作时，优先唤醒写者线程8，实现了写者优先，写者写完了再唤醒读者等待队列，实现了多个读者同步。在8开始执行写操作后，10发出写请求，当8写完了才开始执行10的写操作，实现了写写互斥，一次只能有一个写者在写。4、总结经过这实验完成，我对编程实现进程（线程）同步和互斥有了较深的了解和理解，同时对c++编程软件的使用更加熟练，感觉只要认真对待，其实也不会太难的。指导教师签名：20年月日【备注】
