实验二：进程同步一．实验目的（1）掌握基本的同步算法，理解生产者消费者模型。
（2）学习使用Windows XP中基本的同步对象，掌握相关API的使用方法。
（3）了解Windows XP中多线程的并发执行机制，实现进程的同步与互斥。
二．实验属性该实验为设计性实验。
三．实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四．实验要求本实验要求2学时完成。
本实验要求完成如下任务：（1）以生产者/消费者模型为依据，在Windows XP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。
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。
（2）扩展任务2选1：1>利用信号量机制，写出不会发生死锁的解决哲学家进程(线程)。
最多允许4个同时进餐；奇：先左后右偶：先右后左。
2>利用信号量机制，写出不会发生死锁的读者写者进程(线程)。
五：实验内容：利用至多同时允许4位哲学家同时去拿左边筷子的方法解决进餐死锁的问题。
实验详细设计：流程图:程序首先创建一个线程参数结构体struct ThreadInfo{int serial;double delay;};设置最多同时去拿筷子的人数#define MAX_BUFFER_NUM 4设置一个信号量数组用来表示五位哲学家的左右边的筷子HANDLE chopstick [5];设置同时去拿筷子的人数的信号量HANDLE People;设置一个互斥信号量HANDLE h_mutex;在main()函数中，首先创建信号量：for (int i=0;i<5;i++){chopstick[i]=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Criti cal,"chopstick"+i);}People=CreateSemaphore(NULL,MAX_BUFFER_NUM,MAX_BUFFER _NUM,"People");h_mutex=CreateMutex(NULL,FALSE, "mutex_for_update");创建线程for (int j=0;j<(int)n_Thread;j++){h_Thread[j]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(eat),& (Thread_Info[j]),0,NULL);}线程执行函数：void eat(void*p){//局部变量声明DWORDwait_for_semaphore1,wait_for_semaphore2,wait_for_People,wait_for_mutex, m_delay;int m_serial;//获得本线程信息m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial;WaitForSingleObject(h_mutex,-1);WaitForSingleObject(People,-1);printf("哲学家%2d 开始准备拿筷子.\n",m_serial);wait_for_semaphore1=WaitForSingleObject(chopstick[m_serial],-1);wait_for_semaphore2=WaitForSingleObject(chopstick[(m_serial+1)%5],-1);ReleaseSemaphore(People,1,NULL);ReleaseMutex(h_mutex);Sleep(1000);printf("哲学家%2d 开始进餐.\n",m_serial);Sleep(1000);printf( "哲学家%2d 结束进餐.\n",m_serial);ReleaseSemaphore(chopstick[m_serial],1,NULL);ReleaseSemaphore(chopstick[(m_serial+1)%5],1,NULL);//ReleaseSemaphore(People,1,NULL);}六：实验结果调试七:实验总结：这次实验最主要的难点实在信号量的使用上，刚开始由于信号量使用的位置不是很正确，结果造成一些数据竞争，并且出现死锁的现象，后来经过仔细检查，最后终于正确的将各个信号量放在相应的位置，信号量的使用顺序为：WaitForSingleObject(h_mutex,-1);WaitForSingleObject(People,-1);WaitForSingleObject(chopstick[m_serial],-1);WaitForSingleObject(chopstick[(m_serial+1)%5],-1); ReleaseSemaphore(People,1,NULL);ReleaseMutex(h_mutex);执行吃饭动作ReleaseSemaphore(chopstick[m_serial],1,NULL);ReleaseSemaphore(chopstick[(m_serial+1)%5],1,NULL);程序源码：#include <windows.h>#include<stdio.h>#define MAX_BUFFER_NUM 4 //最多允许同时去拿筷子的人数#define MAX_THREAD_NUM 5 //创建的进程总数HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM]; //存储线程句柄的数组ThreadInfo Thread_Info[MAX_THREAD_NUM]; //线程信息数组struct ThreadInfo{int serial;double delay;};HANDLE chopstick [5]; //创建信号量数组HANDLE People;HANDLE h_mutex;DWORD n_Thread=5; //实际线程数目DWORD n_Buffer_or_Critical=1;void eat(void*p);int main(void){DWORD wait_for_all;for (int k=0;k<5;k++){Thread_Info[k].serial=k;Thread_Info[k].delay=2;}for(int jj=0;jj<(int)n_Thread;jj++) //回显获得的线程信息，便于确认正确性{int Temp_serial=Thread_Info[jj].serial;double Temp_delay=Thread_Info[jj].delay;printf(" \n thread%2d %f",Temp_serial,Temp_delay);}printf("\n\n");for (int i=0;i<5;i++){ chopstick[i]=CreateSemaphore(NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buff er_or_Critical,"chopstick"+i);}People=CreateSemaphore(NULL,MAX_BUFFER_NUM,MAX_BUFFER _NUM,"People");h_mutex=CreateMutex(NULL,FALSE, "mutex_for_update");for (int j=0;j<(int)n_Thread;j++){h_Thread[j]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(eat),& (Thread_Info[j]),0,NULL);}//主程序等待各个线程的动作结束wait_for_all=WaitForMultipleObjects(n_Thread,h_Thread,TRUE,-1);return 0;}void eat(void*p){DWORD //局部变量声明wait_for_semaphore1,wait_for_semaphore2,wait_for_People,wait_for_mutex, m_delay;int m_serial;//获得本线程信息m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial;WaitForSingleObject(h_mutex,-1);WaitForSingleObject(People,-1);printf("哲学家%2d 开始准备拿筷子.\n",m_serial);wait_for_semaphore1=WaitForSingleObject(chopstick[m_serial],-1);wait_for_semaphore2=WaitForSingleObject(chopstick[(m_serial+1)%5],-1);ReleaseSemaphore(People,1,NULL);ReleaseMutex(h_mutex);Sleep(1000);printf("哲学家%2d 开始进餐.\n",m_serial);Sleep(1000);printf( "哲学家%2d 结束进餐.\n",m_serial);ReleaseSemaphore(chopstick[m_serial],1,NULL);ReleaseSemaphore(chopstick[(m_serial+1)%5],1,NULL);}。
