生产者和消费者问题操作系统

《操作系统实验报告》

班级 计算机2011-3班 姓名 李洋 学号

2013年 12 月 31 日

一．设计目标

完成N个生产者和M个消费者线程之间的并发控制，N、M不低于30，数

据发送和接收缓冲区尺寸不小于20个（每个产品占据一个）。

其中生产者线程1、3、5、7、9生产的产品供所有奇数编号的消费者线程消费，只有所有奇数编号的消费者线程都消费后，该产品才能从缓冲区中撤销。

其中生产者线程2、4、6、8、10生产的产品所有偶数编号的消费者线程都可消费，任一偶数编号消费者线程消费该消息后，该产品都可从缓冲区中撤销。

其中11-20号生产者线程生产的产品仅供对应编号的消费者线程消费。

其他编号生产者线程生产的产品可由任意的消费者线程消费。

每个生产线程生产30个消息后结束运行。如果一个消费者线程没有对应的生产者线程在运行后，也结束运行。所有生产者都停止生产后，如果消费者线程已经没有可供消费的产品，则也退出运行。

二．背景知识说明

2.1原理

生产者与消费者线程采用posix互斥锁机制进行互斥进入各自的代码段，只有采用互斥锁临界区

实验名称:

一、生产者-消费者问题的多线程解决方案 二、设计一个执行矩阵乘法的多线程程序

日期：2015-10-22 班级：13级计科 学号: 姓名：

一、 实验目的

1.掌握线程的同步与互斥

2.掌握生产者消费者的实现问题 3.掌握多线程的编程方法

4.掌握矩阵乘法的基本计算原理以及实现

实验报告二

二、 实验内容

1.生产者-消费者问题的多线程解决方案

2.设计一个执行矩阵乘法的多线程程序

三、 项目要求与分析

1．请查阅资料，掌握线程创建的相关知识以及矩阵乘法的相关知识，了解java语言

程序编写的相关知识 2．理解线程的实验步骤 在本次试验中，以“生产者-消费者”模型为依据，提供了一个多线程的“生产者-消费者”实例，编写java代码调试运行结果，得出相应的结论。 理解矩阵乘法的实验步骤

四、 具体实现

1. 生产者-消费者实例

（1） 创建一个缓冲信息发送接收通道接口，并创建邮箱盒子类实现，主要代码如下：

//通道接口

public interface Channel {

public abstract void send(Object item); public abstr

实验名称:

一、生产者-消费者问题的多线程解决方案 二、设计一个执行矩阵乘法的多线程程序

日期：2015-10-22 班级：13级计科 学号: 姓名：

一、 实验目的

1.掌握线程的同步与互斥

2.掌握生产者消费者的实现问题 3.掌握多线程的编程方法

4.掌握矩阵乘法的基本计算原理以及实现

实验报告二

二、 实验内容

1.生产者-消费者问题的多线程解决方案

2.设计一个执行矩阵乘法的多线程程序

三、 项目要求与分析

1．请查阅资料，掌握线程创建的相关知识以及矩阵乘法的相关知识，了解java语言

程序编写的相关知识 2．理解线程的实验步骤 在本次试验中，以“生产者-消费者”模型为依据，提供了一个多线程的“生产者-消费者”实例，编写java代码调试运行结果，得出相应的结论。 理解矩阵乘法的实验步骤

四、 具体实现

1. 生产者-消费者实例

（1） 创建一个缓冲信息发送接收通道接口，并创建邮箱盒子类实现，主要代码如下：

//通道接口

public interface Channel {

public abstract void send(Object item); public abstr

班级 姓名： 学号： 成绩：

实验名称: 生产者和消费者问题

1.实验目的：

“生产者消费者”问题是一个著名的同时性编程问题的集合。通过编写经典的“生产者消费者”问题的实验，读者可以进一步熟悉Linux 中多线程编程，并且掌握用信号量处理线程间的同步互斥问题。

2.实验内容：

“生产者消费者”问题描述如下。 有一个有限缓冲区和两个线程：生产者和消费者。他们分别把产品放入缓冲区和从缓冲区中拿走产品。当一个生产者在缓冲区满时必须等待，当一个消费者在缓冲区空时也必须等待。它们之间的关系如下图所示：

这里要求用有名管道来模拟有限缓冲区，用信号量来解决生产者消费者问题中的同步和互斥问题。

3.实验方法：

（1）使用信号量解决

（2）思考使用条件变量解决

4.实验过程

（1）信号量的考虑 这里使用3个信号量，其中两个信号量avail和full分别用于解决生产者和消费者线程之间的同步问题，mutex是用于这两个线程之间的互斥问题。其中avail初始化为N（有界缓冲区的空单元数），mutex 初始化为1，full初始化为0。

/*product.c*/ #include #

操作系统

课程设计报告

专业 计算机科学与技术

丁可 B计123班 1210704314 李先锋 2015年11月20日

学生姓名 班学

级 号

指导教师 完成日期

信息工程学院

题目：生产者-消费者问题的模拟实现

一、设计目的

本课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。

二、设计内容

1、概述

用进程同步方法解决“生产者-消费者”问题，C或C++语言实现。 1、设计目的

通过研究进程并发和信号量机制，实现生产者-消费者问题的并发控制。 2、设计要求

1）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容，当前指针位置和生产者/消费者进程的标识符。

说明：有界缓冲区（提示：有界缓冲区可用数组实现）内设有20个存储单元，放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。

2）生产者和消费者各有两个以上。

3）多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。 2、设计原理

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

齐齐哈尔大学

操作系统课程综合实践

题目：多进程同步方法解决生产

者－消费者问题

班级： 0

姓名： 0

学号： 0

指导教师： 0

2011年12 月7日

综合实践评分表

班级 0 姓名 0 指导教师 0 题目：多进程同步方法解决生产者－消费者问题

评分标准 评分标准 分数权重 10 评分的依据 A 选题符合大纲要求，题目较新颖，工作量大 态度端正，能主动认真完成各个环节的工作，不迟到早退，出勤好。 能正确选择存储结构，定义准确，算法流程图或类C语言描述的算法准确无误 具有独立分析、解决问题能力，有一定的创造性，能够独立完成软件的设计与调试工作，程序结构清晰，逻辑严谨，功能完善。 能准确回答老师提出的问题 程序运行正确、界面清晰，测试数据设计合理。 格式规范，层次清晰，设计思想明确，解决问题方法合理，体会深刻。 总分 C 选题基本符合大纲 要求，工作量适中 能够完成各环节基 本工作，出勤较好。 能正确选择存储结构，算法流程图或类 C语言描述的算法基本准确 有一定的分析、解决问题能力。能够在老师指导下完成软件 的设计与调试工作，程序功能较

齐齐哈尔大学

操作系统课程综合实践

题目：多进程同步方法解决生产

者－消费者问题

班级： 0

姓名： 0

学号： 0

指导教师： 0

2011年12 月7日

综合实践评分表

班级 0 姓名 0 指导教师 0 题目：多进程同步方法解决生产者－消费者问题

评分标准 评分标准 分数权重 10 评分的依据 A 选题符合大纲要求，题目较新颖，工作量大 态度端正，能主动认真完成各个环节的工作，不迟到早退，出勤好。 能正确选择存储结构，定义准确，算法流程图或类C语言描述的算法准确无误 具有独立分析、解决问题能力，有一定的创造性，能够独立完成软件的设计与调试工作，程序结构清晰，逻辑严谨，功能完善。 能准确回答老师提出的问题 程序运行正确、界面清晰，测试数据设计合理。 格式规范，层次清晰，设计思想明确，解决问题方法合理，体会深刻。 总分 C 选题基本符合大纲 要求，工作量适中 能够完成各环节基 本工作，出勤较好。 能正确选择存储结构，算法流程图或类 C语言描述的算法基本准确 有一定的分析、解决问题能力。能够在老师指导下完成软件 的设计与调试工作，程序功能较

（规格为A4纸或A3纸折叠）

佛山科学技术学院（用四号宋体） 实 验 报 告（用小二号黑体） 课程名称 操作系统原理 实验项目 实验一 生产者-消费者模型模拟进程调度 专业班级 11计机1班 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 日 期 20130412 一、实验目的； 1. 掌握基本的同步互斥算法，理解生产者和消费者模型。 2. 了解Windows 2000/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Windows 2000/XP中基本的同步对象，掌握相应的API函数。 二、实验内容； 在Windows 2000/XP环境下，设计实现一个进程，该进程包括生产者线程和消费者线程，并对多个缓冲区进行操作。用信号量机制解决进程的同步与互斥问题。 三、实验原理；

java多线程 生产者 消费者 问题 。。。

/*

每一个对象除了有一个锁之外，还有一个等待队列（wait set），当一个对象刚创建的时候，它的对待队列是空的。

我们应该在当前线程锁住对象的锁后，去调用该对象的wait方法。

也就是在同步快 或者同步函数中调用 wait 对于生产者消费者问题应该在同一个对象的等待队列中

当调用对象的notify方法时，将从该对象的等待队列中删除一个任意选择的线程，这个线程将再次成为可运行的线程。

当调用对象的notifyAll方法时，将从该对象的等待队列中删除所有等待的线程，这些线程将成为可运行的线程。

wait和notify主要用于producer-consumer这种关系中。

下面模拟 生产者 消费者问题 */

class Test {

public static void main(String []args) {

Queue q=new Queue(); //创建一个队列 Procedure p=new Procedure(q); //生产者线程 Consumer c=new Consumer(q);//消费者线程 p.start(); //启动

import java.awt.Component; import java.awt.Container; import java.awt.Graphics; import java.awt.GridLayout; import java.awt.Image;

import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import javax.swing.BorderFactory; import javax.swing.Icon;

import javax.swing.ImageIcon; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; import javax.swing.JPanel;

//通过本次实验，知晓两个问题：1.repaint()方法不能在主方法(主类)中使用(否则会引起背景透明问题)；2.默认布局会引起组件覆盖问题。

//bug1:如果非第一次执行开始模拟按钮index值为零,程序会直接退出;

//bug2：当产品为零时