1、-. z.實驗四同步與互斥【實驗目的和要求】1、掌握進程線程的同步與互斥。2、掌握生產(chǎn)者消費者問題的實現(xiàn)方法。3、掌握多線程編程方法。【實驗內(nèi)容】實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者問題1、有一個倉庫，生產(chǎn)者負責生產(chǎn)產(chǎn)品，并放入倉庫，消費者會從倉庫中拿走產(chǎn)品(消費)。2、倉庫中每次只能入一個(生產(chǎn)者或消費者)。3、倉庫中可存放產(chǎn)品的數(shù)量最多10個,當倉庫放滿時，生產(chǎn)者不能再放入產(chǎn)品。4、當倉庫空時，消費者不能從中取出產(chǎn)品。5、生產(chǎn)、消費速度不同?！緦嶒炘怼啃盘柫縨ute*提供對緩沖池訪問的互斥要求并初始化為1，信號量empty和full分別用來表示空緩沖項和滿緩沖項的個數(shù)，信號量empty初始化為n，信號量fu

2、ll初始化為0。2、定義如下構造及數(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;對緩沖區(qū)操作的變量：intin,out;信號量mute*提供了對緩沖池訪問的互斥要求：pthread_mute*_tmute*;信號量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂?shù)膫€數(shù)：sem_tempty,full;可以設定生產(chǎn)者的生產(chǎn)速度及消費者的消費速度：intpro_speed,con_speed;對緩沖區(qū)操作的自增函數(shù)：#defineinc(k)if(kBUFFER_SIZE)k=k+1;elsek=03、并定

3、義了如下實現(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)移走一個產(chǎn)品：intremove_item(buffer_item*item)生產(chǎn)者進程：void*producer(void*param)消費者進程：void*consumer(void*param)生產(chǎn)者構造進程消費者構造進程【程序代碼】/s*.c#include#include#include#include#include#define inc(k) if(kBUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10/緩沖區(qū)

4、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;/對緩沖區(qū)操作的變量pthread_mute*_t mute*;/信號量mute*提供了對緩沖池訪問的互斥要求sem_t empty,full;/信號量empty和full分別表示空緩沖頂和滿緩沖頂?shù)膫€數(shù)int pro_speed,con_speed;/可以設定生產(chǎn)者的生產(chǎn)速度及消費者的消費速度int insert_item(buffer_item item)/將生產(chǎn)的產(chǎn)品放入緩沖區(qū)bufferin=item;printf(*i

5、nsert緩沖池第%d號*n,in);inc(in);int remove_item(buffer_item *item)/從緩沖區(qū)內(nèi)移走一個產(chǎn)品*item = bufferout;printf(*remove緩沖池第%d號*n,out);inc(out);void *producer(void *param)/生產(chǎn)者進程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*n);sem_wait(&empty);printf(*等待解

6、鎖*n);pthread_mute*_lock(&mute*);printf(*上鎖，準備生產(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)完畢*nn,num);pthread_mute*_unlock(&mute*);sem_post(&full);void *consumer(void *param)/消費者進程buffer_item item;int num = 0;while(1)sleep(rand()%(16-con_speed);prin

7、tf(n*第%d次消費*n,+num);printf(*等待full信號*n);sem_wait(&full);printf(*等待解鎖*n);pthread_mute*_lock(&mute*);printf(*上鎖，準備消費*n);remove_item(&item);pthread_mute*_unlock(&mute*);sem_post(&empty);printf(*消費產(chǎn)品%d*n,item);printf(*解鎖*n);printf(*第%d次消費完畢*nn,num); int main()/主函數(shù)pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t attr1

8、,attr2;srand(time(NULL);pthread_mute*_init(&mute*,NULL);/初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf(*n);printf(*開場！*n);printf(*n);printf(生產(chǎn)者速度(1-15):n);scanf(%d,&pro_speed);printf(消費者速度(1-15):n);scanf(%d,&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr1,p

9、roducer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf(*程序over*n);return 0;【實驗步驟】編寫程序代碼gedit s*.c,再對代碼進展編譯gcc s*.c o s* lpthread，編譯無錯誤，進展運行./s*，根據(jù)提示要求進展填寫生產(chǎn)者和消費速度，觀察消費者和生產(chǎn)者進程。【實驗結果】【實驗體會】1、Linu*中生成線程方法：第一種方式是用pthread 庫來實現(xiàn)的，是在用戶程序本身中實現(xiàn)線程，這實際上是對線程的一種模擬，線程之

10、間的切換和調(diào)度是在用戶的進程內(nèi)部進展的，這種方式就被稱為用戶空間的線程。這種線程的好處是實現(xiàn)非常簡單，性能也非常好，因為線程之間的切換都在用戶進程內(nèi)部進展，切換開銷比擬小。缺點也非常明顯，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，因為一個進程只能由一個處理器處理，第二點由于用戶空間是在用戶空間切換，*個線程遇到一個需要阻塞的系統(tǒng)調(diào)用進而就會造成這個進程被阻塞，因而所有線程被阻塞。第二種方式是通過修改良程的實現(xiàn)方式來完成，可以使用不完全的進程創(chuàng)立方式創(chuàng)立共享數(shù)據(jù)空間的進程，在Linu*下這種系統(tǒng)調(diào)用為clone()。2、Ptrtead生成線程： POSI* thread簡稱為pthread，Posi*線程是POSI*標準線程該標準定義內(nèi)部API創(chuàng)立和操縱線程。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)立一個線程pthread_e*it()：終止當前線程pthread_cancel()：中斷另外一個線程的運行pthread_join()：阻塞當前的線程，直到另外一個線程運行完畢pthread_a