操作系统生产者消费者问题实验报告

操作系统实验报告

进程通信

1. 问题描述及需求分析：

问题描述

本次实验实现生产者和消费者之间的通信，即生产者-消费者问题。生产者一次生成一个元素放入缓冲池中，消费者一次可以从缓冲池中取出一个元素。生产者放入的元素个数要与消费者取出的元素个数一致。实验的输出要能跟踪生产者的每次“生产”行为，以及消费者的每次“消费”行为。本次实验旨在加深对进程概念的理解，学习和探寻进程间通信的方法并理解进程间通信的过程。

输入形式

定义还有5个元素的共享池，客户端根据提示信息依次向共享池输入5个元素（字符串），用来表示生产者总共生产了5个数据元素。

输出形式

服务器端收到客户端发送的状态信息，用来表示生产者向共享池生产的第几个元素，服务器端从共享池中拿到的元素。

测试数据：

	客户端	服务器端
生产者生产第1个元素	输入生产者生产的第一个元素：cfqp，提示：生产者已经将第1个元素放入共享池，输入生产者生产的第一个元素：	收到反馈：生产者已经将第一个元素放入共享池，消费者拿到数据：cfqp
生产者生产第2个元素	键入：lty，提示：生产者已经将第2个元素放入共享池，输入生产者生产的第3个元素：	收到反馈：生产者已经将第2个元素放入共享池，消费者拿到数据：lty
生产者生产第3个元素	键入：juicy，提示：生产者已经将第3个元素放入共享池，输入生产者生产的第4个元素：	收到反馈：生产者已经将第3个元素放入共享池，消费者拿到数据：juicy
生产者生产第4个元素	键入：我爱java，提示：生产者已经将第4个元素放入共享池，输入生产者生产的第5个元素：	收到反馈：生产者已经将第4个元素放入共享池，消费者拿到数据：我爱java
生产者生产第5个元素	键入：你好，TCP，我来啦，提示：生产者已经将第5个元素放入共享池，	收到反馈：生产者已经将第5个元素放入共享池，消费者拿到数据：你好，TCP，我来啦！

2. 实验设计

思路：

该程序采用Java语言编写，包括客户端Client.java，服务器端Server.java和共享文件share.txt，进程之间采用TCP通信。实验思路为：客户端控制台依次输入5个元素到共享池中，每次向共享池存入一个字符串时，客户端和服务器端通信，向服务器报告本次放入的是第几个元素，服务器端接收到客户端的反馈，从共享池里拿到该数据元素，并清空缓冲池。

函数功能：

创建一个流套接字，并将其连接到命名主机上的指定端口号。

Socket s = new Socket("cfqp", 10086);  

将共享文件封装为字符缓冲输出流对象，用于向该字符流写数据

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("io\\src\\demo\\share.txt"));

创建一个使用默认大小的输入缓冲区的缓冲字符输入流，参数传入转换流InputStreamReader，从键盘读入数据

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

返回此套接字的输出流。

OutputStream os = s.getOutputStream();

读取一行文本。

line = br.readLine();

向字符缓冲输出流写数据

bw.write(line);

换行

bw.newLine();

刷新缓冲区

bw.flush();

关闭此套接字。

s.close();

创建绑定到指定端口的服务器套接字

ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

3. 实验结果与分析

   

结果分析

客户端从控制台每次读入一个元素，使用字符缓冲输出流写入到缓冲池share.txt中，客户端向服务器报告状态信息：我已经向共享池写入了第i个元素，你可以使用该数据了。服务器端使用绑定到10086端口的ServerSocket服务器套接字对象，调用其accept方法监听客户端，返回一个Socket对象，调用该对象的getInputStream方法得到字节输入流对象，使用InputStreamReader将其转化为字符流，从此字符缓冲输入流中得到客户端的反馈：生产者已经向共享池放入了第i个元素，我可以使用它了，于是消费者从共享池文件读出数据元素，输出在控制台上，并销毁该元素，完成从共享池拿走数据元素这一操作。

实验心得

本实验涉及Java的文件读写操作，比如说使用字符流读写数据、文件转换操作，比如说将字节流转化为字符流，方便用户读写数据、使用TCP通信，本次实验的代码是自己独立完成的，较好地实现了生产者与消费者问题，但是还存在不足，生产者向缓冲池放入一个数据元素，生产者从缓冲池拿走一个数据元素，每一次操作之后，缓冲池里剩余的元素个数为0，没有实现当缓冲池满时，生产者不能生产元素；当缓冲池为空时，消费者不能拿走数据。但是如果使用线程，我可以实现该功能。