1、精選優質文檔-傾情為你奉上實驗8 多線程“生產者消費者”實驗學生姓名： 李亞軍 學 號： 專業班級： 卓越計科121班 1實驗目的“生產者消費者”問題是一個著名的同時性編程問題的集合。通過學習經典的“生產者消費者”問題的實驗，讀者可以進一步熟悉Linux中的多線程編程，并且掌握用信號量處理線程間的同步和互斥問題。2實驗內容“生產者消費者”問題描述如下。有一個有限緩沖區和兩個線程：生產者和消費者。他們分別不停地把產品放入緩沖區和從緩沖區中拿走產品。一個生產者在緩沖區滿的時候必須等待，一個消費者在緩沖區空的時候也必須等待。另外，因為緩沖區是臨界資源，所以生產者和消費者之間必須互斥執行。它們之間的關

2、系如圖1所示。圖1 生產者消費者問題描述這里要求使用有名管道（將在下一章介紹，可提前了解）來模擬有限緩沖區，并且使用信號量來解決“生產者消費者”問題中的同步和互斥問題。3實驗步驟（1）信號量的考慮。這里使用3個信號量，其中兩個信號量avail和full分別用于解決生產者和消費者線程之間的同步問題，mutex是用于這兩個線程之間的互斥問題。其中avail表示有界緩沖區中的空單元數，初始值為N；full表示有界緩沖區中非空單元數，初始值為0；mutex是互斥信號量，初始值為1。（2）畫出流程圖。本實驗流程圖如圖2所示。圖2 “生產者消費者”實驗流程圖（3）編寫代碼本實驗的代碼中采用的有界緩沖區擁有

3、3個單元，每個單元為5個字節。為了盡量體現每個信號量的意義，在程序中生產過程和消費過程是隨機（采取05s的隨機時間間隔）進行的，而且生產者的速度比消費者的速度平均快兩倍左右（這種關系可以相反）。生產者一次生產一個單元的產品（放入“hello”字符串），消費者一次消費一個單元的產品。/*producer-customer.c*/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <pthread.h>#include <

4、;errno.h>#include <semaphore.h>#include <sys/ipc.h>#define MYFIFO "myfifo" /* 緩沖區有名管道的名字 */#define BUFFER_SIZE 3 /* 緩沖區的單元數 */#define UNIT_SIZE 5 /* 每個單元的大小 */#define RUN_TIME 30 /* 運行時間 */#define DELAY_TIME_LEVELS 5.0 /* 周期的最大值 */int fd;time_t end_time;sem_t mutex, full, av

5、ail; /* 3個信號量 */*生產者線程*/void *producer(void *arg) int real_write; int delay_time = 0; while(time(NULL) < end_time) delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX) / 2.0) + 1; sleep(delay_time); /*P操作信號量avail和mutex*/ sem_wait(&avail); sem_wait(&mutex); printf("nProducer: dela

6、y = %dn", delay_time); /*生產者寫入數據*/ if (real_write = write(fd, "hello", UNIT_SIZE) = -1) if(errno = EAGAIN) printf("The FIFO has not been read yet.Please try latern"); else printf("Write %d to the FIFOn", real_write); /*V操作信號量full和mutex*/ sem_post(&full); sem_po

7、st(&mutex); pthread_exit(NULL);/* 消費者線程*/void *customer(void *arg) unsigned char read_bufferUNIT_SIZE; int real_read; int delay_time; while(time(NULL) < end_time) delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX) + 1; sleep(delay_time); /*P操作信號量full和mutex*/ sem_wait(&full); sem_wai

8、t(&mutex); memset(read_buffer, 0, UNIT_SIZE); printf("nCustomer: delay = %dn", delay_time); if (real_read = read(fd, read_buffer, UNIT_SIZE) = -1) if (errno = EAGAIN) printf("No data yetn"); printf("Read %s from FIFOn", read_buffer); /*V操作信號量avail和mutex*/ sem_post(&

9、amp;avail); sem_post(&mutex); pthread_exit(NULL);int main() pthread_t thrd_prd_id,thrd_cst_id; pthread_t mon_th_id; int ret; srand(time(NULL); end_time = time(NULL) + RUN_TIME; /*創建有名管道*/ if(mkfifo(MYFIFO, O_CREAT|O_EXCL) < 0) && (errno != EEXIST) printf("Cannot create fifon"

10、;); return errno; /*打開管道*/ fd = open(MYFIFO, O_RDWR); if (fd = -1) printf("Open fifo errorn"); return fd; /*初始化互斥信號量為1*/ ret = sem_init(&mutex, 0, 1); /*初始化avail信號量為N*/ ret += sem_init(&avail, 0, BUFFER_SIZE); /*初始化full信號量為0*/ ret += sem_init(&full, 0, 0); if (ret != 0) printf(

11、"Any semaphore initialization failedn"); return ret; /*創建兩個線程*/ ret = pthread_create(&thrd_prd_id, NULL, producer, NULL); if (ret != 0) printf("Create producer thread errorn"); return ret; ret = pthread_create(&thrd_cst_id, NULL, customer, NULL); if(ret != 0) printf("Create customer thread errorn"); return ret; pthread_join(thrd_prd_id, NULL); pthre