分别在windows和linux下用信号量解决生产者消费者问题
用信号量解决生产者消费者问题
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实验目的
通过实验，掌握Windows和Linux环境下互斥锁和信号量的实现 方法，加深对临界区问题和进程同步机制的理解，同时熟悉利用Windows API和Pthread API进行多线程编程的方法。
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实验内容
1. 在Windows操作系统上，利用Win32 API提供的信号量机制，编写应 用程序实现生产者——消费者问题。
2. 在Linux操作系统上，利用Pthread API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。
3. 两种环境下，生产者和消费者均作为独立线程，并通过empty、full、mutex三个信号量实现对缓冲进行插入与删除。
4. 通过打印缓冲区中的内容至屏幕，来验证应用程序的正确性。
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实验步骤及运行结果和数据说明
(a)windows下用win32API实现
1.windows下建立多线程，分别表示生产者和消费者，首先引用
分别用来建立线程和引用windows下的函数
创建两个线程，分别用来表示生产者和消费者。
线程的表示函数 consumer和produce
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main函数的实现
建立线程并关闭线程
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变量的声明
声明三个信号量emp,full,mutex初值分别为20，0，1
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生产者消费者的实现
生产者：
做20次循环，每次生产一个，同时empty-1,full+1,mutex保持每次生产的互斥。
消费者：
同样也是20个消费者，但只有full>1时才能进行。
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实验运行结果
（b）linux下用pthread实现
1.首先是linux下多线程的创建，需要引用pthread.h
同时创建函数为 pthread_creat()
我们创建了生产者和消费者两个线程，名字分别为cunsumer和producer
2. 信号量的声明
在这里，互斥信号量the_mutex用pthread_mutex_t创建，同步信号量 用sem_t创建
信号量的初始：
3. 生产者和消费者函数的具体实现
生产者:
Sem_wait进行信号量的减一操作，sem_post进行信号量的加一操作
Pthread_mutex_lock则相应的对互斥信号量进行操作
消费者：
与生产者类似，不过每次消费时，必须先判断full>0,只有大于0时才能消费
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Main()函数的实现
实验运行结果：
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实验体会
做完这两个实验让我感觉windows和linux下的操作包括函数真的很不同，做这个实验首先要知道在不同的环境下线程，信号量是如何创建的，特别是windows下，函数名和函数的参数都十分复杂，这就需要我们了解一下每个参数的作用，然后才能更好的运用，但实验的整体思路是一样的，都是生产者和消费者问题，因此实验的思路还是很清晰的。
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源程序
Windows:
#include
#include
#include
using namespace std;
HANDLE emp =CreateSemaphore(NULL, 20, 1, NULL); //创建同步信号量emp
HANDLE full =CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); //创建同步信号量full
HANDLE mutex =CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);//创建互斥信号量mutex
DWORD WINAPI consumer(PVOID pvPram);
DWORD WINAPI produce(PVOID pvPram);
int main()
{
//创建生产者和消费者线程
HANDLE pro = CreateThread(NULL, 0, produce,NULL, 0,NULL);
HANDLE con = CreateThread(NULL, 0, consumer,NULL, 0,NULL);
//关闭线程
CloseHandle(pro);
CloseHandle(con);
system("pause");
return 0;
}
//生产者函数实现
DWORD WINAPI produce(PVOID pvPram)
{
for(int i=1;i<=20;i++)
{
WaitForSingleObject(emp,INFINITE);//emp-1
WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//保证每次操作的互斥
cout<< "第" << i<< "个生产者" << endl;
ReleaseSemaphore(mutex, 1, NULL);
ReleaseSemaphore(full, 1, NULL);//full+1
}
return 0;
}
DWORD WINAPI consumer(PVOID pvPram)
{
for(int i=1;i<=20;i++)
{
WaitForSingleObject(full,INFINITE);//当fulll>0时才可以消费
WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//互斥
cout<< "第" << i<< "个消费者" << endl;
ReleaseSemaphore(mutex, 1, NULL);
ReleaseSemaphore(emp, 1, NULL);
}
return 0;
}
Linux:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
pthread_mutex_t the_mutex;
sem_t empty;
sem_t full;
int buffer = 0;
void producer(void )
{
int i;
for(i=1; i<=20;i++)
{
sem_wait(&empty);
pthread_mutex_lock(&the_mutex);
printf("procucer produce %d\n",i);
pthread_mutex_unlock(&the_mutex);
sem_post(&full);
sleep(1);
}
}
void consumer(void )
{
int i;
for(i=1;i<=20;i++)
{
sem_wait(&full);
pthread_mutex_lock(&the_mutex);
printf("constumer consum %d\n",i);
pthread_mutex_unlock(&the_mutex);
sem_post(&empty);
sleep(1);
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t pro, con;
pthread_mutex_init(&the_mutex, 0);
sem_init(&full,0,0);
sem_init(&empty,0,20);
pthread_create(&con, 0,(void *) consumer, 0);
pthread_create(&pro, 0,(void *) producer, 0);
pthread_join(pro,0);
pthread_join(con,0);
pthread_mutex_destroy(&the_mutex);
return 0;
}