内容发布更新时间 : 2024/12/23 1:38:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验二 进程（线程）的同步与互斥

一、实验目的

1． 掌握基本的同步与互斥算法，理解生产者消费者模型。

2． 学习使用Windows中基本的同步对象，掌握相关API的使用方法。 3． 了解Windows中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。

二、实验内容

1． 实验内容

以生产者/消费者模型为依据，在Windows 环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。

Buffer(共享内存)

生产者

消费者

2． 实验要求

? 学习并理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则； ? 学习了解Windows同步对象及其特性； ? 熟悉实验环境，掌握相关API的使用方法；

? 设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥；

三、相关API的功能及使用

我们利用Windows SDK提供的API编程实现实验题目要求，而VC中包含有Windows SDK的所有工具和定义。要使用这些API，需要包含堆这些函数进行说明的SDK头文件——最常见的是Windows.h(特殊的API调用还需要包含其他头文件)。

下面给出的是本实验使用到的API的功能和使用方法简单介绍。 (1) CreateThread

? 功能——创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程 ? 格式

HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

DWORD dwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParamiter,

DWORD dwCreationFlags, Lpdword lpThread );

? 参数说明

lpThreadAttributes——指向一个LPSECURITY_ATTRIBUTES(新线程的安全性描述符)。 dwStackSize——定义原始堆栈大小。

lpStartAddress——指向使用LPTHRAED_START_ROUTINE类型定义的函数。 lpParamiter——定义一个给进程传递参数的指针。 dwCreationFlags——定义控制线程创建的附加标志。 lpThread——保存线程标志符(32位) (2) CreateMutex

? 功能——创建一个命名或匿名的互斥量对象 ? 格式

HANDLE CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

BOOL bInitialOwner, LPCTSTR lpName);

? 参数说明

lpMutexAttributes——必须取值NULL。

bInitialOwner——指示当前线程是否马上拥有该互斥量(即马上加锁)。 lpName——互斥量名称。 (3) CreateSemaphore

? 功能——创建一个命名或匿名的信号量对象 ? 格式

HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, LONG lInitialCount, LONG lMaximumCount, LPCTSTR lpName ); ? 参数说明

lpSemaphoreAttributes——必须取值NULL。

lInitialCount——信号量的初始值。该值大于等于0，但小于等于lMaximumCount指定的最大值。

lMaximumCount——信号量的最大值。 lpName——信号量名称。 (4) WaitForSingleObject

? 功能——使程序处于等待状态，直到信号量hHandle出现(即其值大于0)或超过规定的等待时间

? 格式

DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds); ? 参数说明

hHandle——信号量指针。

dwMilliseconds——等待的最长时间(INFINITE为无限等待)。

(5) ReleaseSemaphore

? 功能——对指定信号量加上一个指定大小的量。成功执行则返回非0值 ? 格式

BOOL ReleaseSemaphore(HANDLE hSemaphore,

LONG lReleaseCount, LPLONG lppreviousCount );

? 参数说明

hSemaphore——信号量指针。 lReleaseCount——信号量的增量。 lppreviousCount——保存信号量当前值。 (6) ReleaseMutex

? 功能——打开互斥锁，即把互斥量加1。成功调用则返回0 ? 格式

BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex); ? 参数说明

hMutex——互斥量指针。 四、示例程序

//定义一个结构体用于存储线程的信息 struct ThreadInfo{ }; //生产者

void Producer(void *p) {

while( running ){

//P操作

//定义变量用于存储当前线程的信息 DWORD m_delay; DWORD m_persist; int m_serial; //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); int serial; //线程号

char entity; //线程类别(生产者或消费者) double delay; //等待时间 double persist; //操作时间