内容发布更新时间 : 2024/5/6 19:35:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验三

一.实验目的

学会运用实验二中实现的工具来实现一些多线程并发问题。

二.实验内容

1) EventBarrier：EventBarrier与某个 事件 相联系。事件有signaled和unsignale两种状

态。线程想通过事件时必须等待 事件 被另外线程 signal。只有当所有进入事件的线程完成动作时 发出signal的线程才将事件状态设为unsignaled

2) AlarmClock：AlarmClock让某个线程停止指定时间单位。当事件到达时重新将线程

放入就绪队列。

3) Bridge：Bridge是一个单行桥且最大允许3量车在桥上行驶。实现应解决注意公平性

与饥饿问题。

4) Elevator：实现Elevator类,并解决3个并发问题

a)一个电梯，电梯容量无限。 b)一个电梯，电梯容量有限。 c)多个电梯。

三.实验结果

1. EventBarrier

类定义：

enum BarrierStatus { unsignaled, signaled } ; class EventBarrier{ public: EventBarrier() ; ~EventBarrier() ; void Wait() ; void Signal() ; void Complete() ; int Waiters() ; private: LockO *lock ; ConditionO *conSignal ; //用于 挂起和唤醒 调用Signal()函数的线程。 ConditionO *conComplete ; //用于 挂起和唤醒 完成response 而处于等待别的事件response的线程 ConditionO *conWait ; //用于 挂起和唤醒 那些当事件处于unsignaled而调用Wait()的线程 BarrierStatus status ; //事件状态 int waiterNum ; };

void EventBarrier::Wait() { lock->Acquire(); waiterNum++ ; if (status == signaled) { //处于 signaled 状态，直接return lock->Release(); return ; } //处于 unsignaled 状态 //等到处于Signaled状态为止。 conWait->Wait(lock); lock->Release(); } void EventBarrier::Complete () { lock->Acquire() ; waiterNum-- ; if (waiterNum == 0) { conSignal->Signal(lock); } conComplete->Wait(lock) ; lock->Release(); } void EventBarrier::Signal (){ lock->Acquire(); status = signaled ; conWait->Broadcast(lock); //通知所有等待Event的事件 while (waiterNum != 0){ conSignal->Wait(lock); //当还有事件没response时挂起 } conComplete->Broadcast(lock); //通知所有等待别的线程response的线程 status = unsignaled ; lock->Release(); } //通知Signal线程全部事件已处理完 //等待其它线程response

主要函数

1）Wait(): 线程挂起待事件被 signal，当事件已经处于signaled状态时直接return

2）Signal(): 线程通知所有等待事件的线程。并且挂起等待 所有调用Wait()的线程 结束操作并调用Complete()通知此线程（包括在挂起过程中调用Wait()的线程）。

3)Complete():当所有Wait()线程都完成操作调用Complete后通知Signal线程,此线程已经完成操作,并且的等地其它线程response。

测试结果：

测试中主线程来释放Signal信号。

另4个线程做为等待线程，名字分别为 Thread 1～4。

Thread 1,2在主线程Signal之前就调用Wait()函数，Thread 3,4在事件被标志Signaled状态时才调用Wait()。最终结果如下图所示，事件在四个线程都response自后才改变状态，四个线程个主线程都运行正确。

Thread 1,2 进入等待

signal事件

Thread 3,4直接过Barrier。完成操作进入complete等待

Thread 1,2 进入complete等待。

通知所有正在等待response的线程所有线程都已经complete

2.AlarmClock

类定义

class Alarm { public: Alarm() ; ~Alarm() ; void Pause (int howLong) ; void ThreadRestart() ; private: LockO *lock ; ConditionP *conLock ; } ;

主要函数： //让线程在 howLong 事件后开始运行 //闹钟结束后重新开始运行线程 //此条件变量里的线程队列是按照优先级排列的 //每次运行优先级最高的线程

void Alarm::ThreadRestart() { conLock->Signal(NULL); } static void TimeUP(int NoUse) { alarmClock->ThreadRestart() ; } void Alarm::Pause(int howLong) { lock->Acquire(); interrupt->Schedule(TimeUP, 0, howLong, AlarmInt); conLock->Wait(lock, stats->totalTicks + howLong); lock->Release(); }