文档介绍：实验二生产者—消费者问题
一、实验目的
实现对经典的生产者—消费者问题的模拟,加深对经典进程同步问题的理解。
二、实验内容及要求
编制生产者—消费者算法,模拟一个生产者、一个消费者,共享一个缓冲池的情形。
1、生产者-消费者问题是典型的PV操作问题,假设系统中有一个比较大的缓冲池,生产者的任务是只要缓冲池未满就可以将生产出的产品放入其中,而消费者的任务是只要缓冲池未空就可以从缓冲池中拿走产品。缓冲池被占用时,任何进程都不能访问。
2、每一个生产者都要把自己生产的产品放入缓冲池,每个消费者从缓冲池中取走产品消费。在这种情况下,生产者消费者进程同步,因为只有通过互通消息才知道是否能存入产品或者取走产品。他们之间也存在互斥,即生产者消费者必须互斥访问缓冲池,即不能有两个以上的进程同时进行。
三、线程互斥分析
在同一个进程地址空间内执行两个线程。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。当生产者线程生产物品时,如果没有空缓冲区可用,那么生产者线程必须等待消费者线程释放一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时,如果没有满的缓冲区,那么消费者线程将被阻挡,直到新的物品被生产出来。
生产者功能描述:在同一个进程地址空间内执行两个线程。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。当生产者线程生产物品时,如果没有空缓冲区可用,那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
消费者功能描述:消费者线程从缓冲区获得物品,然后释放缓冲区,当消费者线程消费物品时,如果没有满的缓冲区,那么消费者线程将被阻塞,直到新的物品被生产出来。
五、实验环境
操作系统环境:Windows系统。
编程语言:C++
算法主要利用windows标准库中自带互斥锁和信号量,实现线程互斥.
并对生产者和消费者线程增加,可多个消费者和生产者的给功能,及开多个相同功能线程.
Produce线程,随机的时间段内生产产品,并在互斥允许以及缓冲区有空间的时候,加入缓冲区,将产品编号存入缓冲区..
Consume线程,随机时间段内消费产品,并在互斥允许以及缓冲区有产品的时候,消费产品,将缓冲区对应位置赋零
产品消费以后来先消费的模式进行,始终保持有产品的话,保持在缓冲区靠前位置
N
Y
Y
N
开始
生产新产品
Wait (empty)
empty≤0
Wait (mutex)
Mutex=1
存入缓冲区
empty = empty- 1
Signal (mutex)
Signal (full)
缓冲区内已满,已无可用缓冲区
缓冲区正被其他进程占用
结束
Produce线程:
Consume线程:
N
Y
Y
N
开始
Wait (full) 消费请求
full≤0
Wait (mutex)
Mutex=1
消费
full = full - 1
Signal (mutex)
Signal (empty)
缓冲区内产品已空,不能进行消费
缓冲区正被其他进程占用
结束
六、实验结果
六、实验总结
通过本次实验加深了对线程互斥的理解,通过实际操作,熟悉了互斥锁和信号量能等功能的利用