北理工操作系统读者-写者问题实验报告
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电子科技大学计算机学院实验中心小心计算机专业类课程实验报告课程名称:操作系统学 院:软件学院专 业:软件工程学生姓名:李 希学 号:2010231020018指导教师:丁老师日 期: 2012年5月5日电子科技大学实验报告实验一一、实验名称:进程管理二、实验学时:4三、实验内容和目的:实验内容:(1)进程的创建写一段源程序,创建两个进程,当此程序运行时,在系统中有一个父进程和两个子进程活动。
让每一个进程在屏幕上显示字符。
观察纪录屏幕上的显示结果,然后分析原因。
(2)进程的控制修改编写的程序,将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话,在观察程序执行时屏幕出现的现象,并分析原因。
实验目的:(1)加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。
(2)进一步认识并发执行的实质。
(3)分析进程竞争资源现象,学习解决进程互斥的方法。
四、实验原理:利用fork函数来创建子进程,并返回子进程的ID号。
利用lockf函数来实现信号量对进程的资源竞争的调度,和互斥的方法。
五、实验器材(设备、元器件):一台装有VS2010的电脑,操作系统为WIN7.六、实验步骤:(1)先写好2个子进程程序,并且让2个子程序在屏幕上分别打印出A,B(2)父进程创建2个子进程,并在屏幕上打印出C。
(3)观察进程竞争资源的现象。
七、实验数据及结果分析:电子科技大学计算机学院实验中心子进程A的代码:#include<iostream>#include<windows.h>using namespace std;int main(){cout<<"I'm Process A/n"<<endl;return 0;}子进程B的代码:#include<iostream>using namespace std;int main(){cout<<"I'm Process B"<<endl;;return 0;}父进程C的代码://#include "stdafx.h"#include<windows.h>#include<iostream>using namespace std;void print_error(){DWORD nErrorNo = GetLastError ( );LPSTR lpBuffer;FormatMessage ( FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS |FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM,NULL,nErrorNo,LANG_NEUTRAL,(LPTSTR) & lpBuffer,0 ,NULL );if (lpBuffer == NULL){lpBuffer = "Sorry, cannot find this error info. ";}printf("%s (%d).\n", lpBuffer, nErrorNo);}int fork(const char* pszApplication,HANDLE& hProcess){STARTUPINFO si={sizeof(si)};PROCESS_INFORMATION pi;if(!CreateProcess(pszApplication,NULL,NULL,NULL,FALSE,0,NULL,NULL,&si,&pi)) return -1;else{hProcess=pi.hProcess;return pi.dwProcessId;}}void lockf(HANDLE hObj){DWORD state = WaitForSingleObject(hObj,INFINITE);switch (state){case WAIT_OBJECT_0:printf("\nProcess exit.\n");break;case WAIT_TIMEOUT:printf("\nTime out.\n");break;case WAIT_FAILED:printf("\nWait Failed.\n");print_error();break;}}int main(int argc, char* argv[]){HANDLE hProcess1,hProcess2;int child1=fork("C:\\操¨´作Á¡Â系¦Ì统ª3实º¦Ì验¨¦\\ProcessA\\Debug\\ProcessA.exe",hProcess1);if(-1==child1){cout << "fork error!\n";return -1;}lockf(hProcess1);电子科技大学计算机学院实验中心int child2=fork("C:\\操¨´作Á¡Â系¦Ì统ª3实º¦Ì验¨¦\\ProcessB\\Debug\\ProcessB.exe",hProcess2);if(-1==child2){cout << "fork error!\n";return -1;}cout<<"This is Process C\n";lockf(hProcess2);return 0;}程序运行的结果:八、实验结论、心得体会和改进建议:实验结论:成功的通过了父进程C来创建了2个子进程A,B,并成功的对子进程进行了调度与管理。
操作系统课程设计课题:读者写者问题姓名:赫前进班级:1020552学号102055211指导教师:叶瑶提交时间:2012/12/30(一)实验目的1.进一步理解“临界资源”的概念;2.把握在多个进程并发执行过程中对临界资源访问时的必要约束条件;3.理解操作系统原理中“互斥”和“同步”的涵义。
(二)实验内容利用程序设计语言编程,模拟并发执行进程的同步与互斥(要求:进程数目不少于3 个)。
(三)、程序分析读者写者问题的定义如下:有一个许多进程共享的数据区,这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间;有一些只读取这个数据区的进程(Reader)和一些只往数据区写数据的进程(Writer),此外还需要满足以下条件:(1)任意多个读进程可以同时读这个文件;(2)一次只有一个写进程可以往文件中写;(3)如果一个写进程正在进行操作,禁止任何读进程度文件。
实验要求用信号量来实现读者写者问题的调度算法。
实验提供了signal类,该类通过P( )、V( )两个方法实现了P、V原语的功能。
实验的任务是修改Creat_Writer()添加写者进程,Creat_Reader()创建读者进程。
Reader_goon()读者进程运行函数。
读优先:要求指一个读者试图进行读操作时,如果这时正有其他读者在进行操作,他可直接开始读操作,而不需要等待。
读者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作,则该读者可直接开始读操作。
写优先:一个读者试图进行读操作时,如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作,他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
写者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源,则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。
在Windows 7 环境下,创建一个控制台进程,此进程包含n 个线程。
用这n 个线程来表示n 个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件(格式见下)的要求进行读写操作。
读者写者实验报告
读者写者问题是指一个共享固定大小缓冲区的进程间通信问题,其中固定大小的缓冲区被多个读者进程和写者进程所共享。
读者进程从缓冲区中读取数据,而写者进程将数据写入缓冲区。
本实验目的是通过使用互斥锁、条件变量和信号量等同步机制,构建一个读者写者问题的解决方案。
实验环境:
- 操作系统:Linux
-编程语言:C语言
实验步骤:
1.创建共享内存缓冲区,用于读者和写者的数据传递。
2.创建互斥锁,用于保护共享内存缓冲区的访问。
3.创建条件变量,用于读者和写者之间的协调。
4.创建读者进程和写者进程,模拟读者写者的并发操作。
5.在读者进程中,通过互斥锁保护共享内存缓冲区,读取数据,并更新计数器。
6.在写者进程中,通过互斥锁保护共享内存缓冲区,写入数据,并更新计数器。
7.使用条件变量实现读者优先或写者优先的策略。
实验结果:
通过实验,我成功实现了读者写者问题的解决方案。
使用互斥锁可以保护共享资源的访问,防止读者和写者同时访问。
使用条件变量可以实现读者优先或写者优先的策略。
实验总结:
通过本次实验,我深入了解了读者写者问题,并且掌握了使用互斥锁、条件变量和信号量等同步机制来解决读者写者问题的方法。
在实现过程中,我遇到了一些困难,例如死锁和竞争条件等问题。
通
过调试和改进代码,我成功解决了这些问题,提高了程序的稳定性和性能。
在以后的工作中,我会更加注重并发编程的实践,提高自己解决问题
的能力。
操作系统实验报告实验题目:ReaderWriter实验一.实验目的:1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解2.熟悉Windows多线程程序设计方法二.实验原理:读者-写者允许多个读者同时读一个数据对象,因为读文件不会使数据发生混乱,但不允许一个写者进程与其他读者进程或写者进程同时访问该数据对象。
文件是各个进程能互斥访问临界资源,读者进程和写者进程之间互斥。
在读者进程中,可以有多个读者读数据库,在读者进程的计数要互斥,避免发生错误,同时注意当第一个读者进程读时,一定要封锁写者进程。
当读者进程逐渐撤离时,要针对计数变量进行互斥操作,若当前为最后一个读者进程,读完后应唤醒写者进程。
所以应该分四类可能性:1.读者优先权比写者高,并且不用调配。
2.在一个读者已经占有文件的时候,全体读者的优先权才比写者高3.写者的优先权比读者的优先权高4.所有写者的和所有读者有相同的优先权三.实验代码:DataBaseBuffer:import java.awt.*;public class DataBaseBuffer extends Canvas{int[] readWantQ;int[] writerWantQ;String[] wantQ;int frameDelay = 1560;private int writerID;private int readerCount;private int wantCount;private int readerWantCount, writerWantCount;private int writerCount;private int wn, rn; // the number of readers and writersprivate int readTop, readBottom, writerTop, writerBottom;private int wantTop, wantBottom;private Font font;private FontMetrics fm;private boolean readLock = false;private boolean writeLock = false;public DataBaseBuffer( ){resize(500, 300);setBackground(Color.white);font = new Font("TimesRoman", Font.BOLD, 18);fm = getFontMetrics(font);}public void setSize(int readerN, int writerN){rn = readerN;wn = writerN;readTop = readBottom = writerTop = writerBottom = 0;readerCount = writerCount = readerWantCount = writerWantCount = 0;wantTop = wantBottom = 0;wantCount = 0;writerID = 0;readLock = false;writeLock = false;wantQ = new String[rn+wn];writerWantQ = new int[wn];readWantQ = new int[rn];repaint();}public synchronized void enterQueue(String s, int id){wantQ[wantTop] = s + id;wantTop ++;wantCount ++;repaint();}public synchronized void dequeue(String s, int id ){String str;str = s+id;while(!wantQ[0].equals(str)){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { } }for(int i = 0; i < (wantTop-1); i++){wantQ[i] = wantQ[i+1];}wantTop --;wantCount --;repaint();}public synchronized void changePosition(String s, int id) {String str;String tmp;int pos = 0; //to find the posting of 1st writer String wtr;wtr = s+id;while(!(wantQ[pos].equals(wtr))){pos++;}for(int i = 0; i < wantTop; i++){System.out.println(wantQ[i]);}str = wantQ[pos];for(int i = pos; i > 0; i--){wantQ[i] = wantQ[i-1];}wantQ[0] = str;repaint();for(int i = 0; i < wantTop; i++){System.out.println(wantQ[i]);}}public synchronized boolean hasWriterWant(){return (writerWantCount > 0);}public synchronized boolean hasReaderWant(){return (readerWantCount > 0);}public synchronized void acquireReadLock(ReaderWriterApplet applet, int id){readWantQ[readTop] = id; //nums is the index for readWantQreadTop = (readTop+1) % rn;readerWantCount ++;repaint();notifyAll();enterQueue("R", id);applet.r[id].status = 1; //want inapplet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);try{ applet.r[id].sleep(frameDelay);}catch(InterruptedException e) {}if(applet.writerPriority){while(hasWriterWant() || writeLock){applet.r[id].status = 3;applet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { } }//end of while loop}//end of if statementelse if(applet.readerPriority){while(readWantQ[readBottom] != id){try { wait(); } catch(InterruptedException e) {} }changePosition("R",id);}else{applet.r[id].status = 3;applet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);while(!wantQ[wantBottom].equals("R"+id)){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { } }}while(writeLock) //if there is any writer is writing {applet.r[id].status = 3;applet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { } }if(readLock == false){readLock = true;notifyAll();}readBottom = (readBottom+1) %rn;readerWantCount --;dequeue("R", id);readerCount ++;repaint();applet.r[id].status = 2;applet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);System.out.println("Reader "+id + "is reading");notifyAll();}public synchronized boolean hasReader(){return (readerCount > 0);}public synchronized void releaseReadLock(ReaderWriterApplet applet,int id){readerCount --;notifyAll();if(!hasReader()){readLock = false;notifyAll();applet.r[id].status = 4;applet.mc.println(applet.r[id].status, "r", id);}repaint();}public synchronized void acquireWriteLock(ReaderWriterApplet applet, int id){writerWantQ[writerTop] = id;writerTop=(writerTop+1)%wn;writerWantCount ++;notifyAll();repaint();enterQueue("W", id);applet.w[id].status = 1; //want inapplet.mc.println(applet.w[id].status, "w", id);try{ applet.w[id].sleep(frameDelay); }catch(InterruptedException e) {}if(applet.writerPriority){while(writerWantQ[writerBottom] != id){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { }}changePosition("W", id);while(readLock || writeLock){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { }}}else if(applet.readerPriority){while(!(wantQ[wantBottom].equals("W"+id)) || hasReaderWant() || readLock || writeLock){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { }}System.out.println("Writer "+ id + " move forward");}else{while(!(wantQ[wantBottom].equals("W"+id))){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { }}while(readLock || writeLock){try{ wait(); } catch(InterruptedException e) { }}}writeLock = true;System.out.println("Writer "+ id+ " Got the lock ******");notifyAll();dequeue("W", id);writerBottom = (writerBottom + 1)%wn;writerID = id;writerWantCount --;writerCount++;notifyAll();repaint();applet.w[id].status = 2;applet.mc.println(applet.w[id].status, "w", id);}public synchronized void releaseWriteLock(ReaderWriterApplet applet, int id){System.out.println("Writer " + id + " released the lock");writerCount --;writerID = 0;writeLock = false;notifyAll();repaint();}public void clear(){writerBottom = writerTop = 0;readBottom = readTop = 0;writerWantCount = 0;readerWantCount = 0;readerCount = 0;writerCount = 0;readLock = writeLock = false;writerWantQ = new int[wn];readWantQ = new int[rn];wantQ = new String[wn+rn];wantTop = wantBottom = 0;}public void paint(Graphics g){int xpos = 630;int ypos = 5;g.setFont(new Font("TimesRoman", Font.BOLD, 11));g.setColor(Color.green);g.draw3DRect(xpos, ypos, 10, 10, true);g.fillRect(xpos, ypos, 10, 10);g.drawString("Reading", xpos+15, ypos+10);g.setColor(Color.red);g.draw3DRect(xpos, ypos+14, 10, 10, true);g.fillRect(xpos, ypos+14, 10, 10);g.drawString("Writing", xpos+15, ypos+25);g.setColor(Color.blue);g.draw3DRect(xpos, ypos+28, 10, 10, true);g.fillRect(xpos, ypos+28, 10, 10);g.drawString("Empty", xpos+15, ypos+40);g.setFont(new Font("TimesRoman", Font.BOLD, 14));g.setColor(Color.blue);xpos = 40;ypos = 50;g.drawString("Waiting Queue", xpos-5, ypos-20);int i = wantBottom;for(int j = 0; j < wantCount; j++){if( wantQ[i].equals("W1") || wantQ[i].equals("W2")||wantQ[i].equals("W3")|| wantQ[i].equals("W4")||wantQ[i].equals("W5")){g.setColor(Color.red);g.drawString(wantQ[i], xpos+450-30*j, ypos-18);g.draw3DRect(xpos+445-30*j, ypos-35, 28, 28, true);}if( wantQ[i].equals("R1") || wantQ[i].equals("R2")||wantQ[i].equals("R3")|| wantQ[i].equals("R4")||wantQ[i].equals("R5")){g.setColor(Color.green);g.drawString(wantQ[i], xpos+450-30*j, ypos-18);g.draw3DRect(xpos+445-30*j, ypos-35, 28, 28, true);}i = (i+1) % (wn+rn);}if(readLock) g.setColor(Color.green);else if(writeLock) g.setColor(Color.red);else g.setColor(Color.blue);g.draw3DRect(xpos+250, ypos+20, 100, 100, true);g.fillRect(xpos+250, ypos+20, 100, 100);if(readLock){g.setColor(Color.black);g.drawString("Reading", xpos + 270, ypos+60);}else if(writeLock){g.setColor(Color.black);g.drawString("W " +Integer.toString(writerID), xpos + 280,ypos+45);g.drawString("Writing", xpos + 270, ypos+60);}}}MessageCanvas:import java.awt.*;class MessageCanvas extends Canvas{private Font font;private FontMetrics fm;private int[] writerStatus;private int[] readerStatus;private int msgHeight;private int msgWidth;private int pn, cn;private int frameDelay = 256;public MessageCanvas( ){resize(size().width, 50);setBackground(Color.green);font = new Font("TimesRoman", 1, 18);fm = getFontMetrics(font);msgHeight = fm.getHeight();}public void setMessage(int writerN, int readerN) {pn = writerN;cn = readerN;writerStatus = new int[pn+1];readerStatus = new int[cn+1];repaint();}void println(String s){msgWidth = fm.stringWidth(s);repaint();}void println(int s, String st, int id){if(st.equals("w"))writerStatus[id] = s;elsereaderStatus[id] = s;repaint();}void println(int s, int number, String st, int id){if(st.equals("w")){writerStatus[id] = s;}else{readerStatus[id] = s;}repaint();}public void paint(Graphics g){g.setFont(font);int xpos = 60;int ypos = 40;g.drawString("Status of Readers: ", 60, 20);g.drawString("Status of Writers: ", 360, 20);g.setFont(new Font("TimesRoman", 1, 14));for(int i=1; i<=cn;i++){g.setColor(Color.black);g.drawString("R" + i, xpos, ypos+(15*i+10*(i-1)));if(readerStatus[i] == 0){g.setColor(Color.yellow);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Sleeping ...", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}else if (readerStatus[i] == 1){g.setColor(Color.gray);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Want to read", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}else if (readerStatus[i] == 3){g.setColor(Color.gray);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Waiting in the queue", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}else if (readerStatus[i] == 2){g.setColor(Color.blue);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Reading...", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}}xpos = 360;ypos = 40;for(int i=1; i<=pn; i++){g.setColor(Color.black);g.drawString("W" + i, xpos, ypos+(15*i+10*(i-1)));if(writerStatus[i] == 0){g.setColor(Color.yellow);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Sleeping ...", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}else if (writerStatus[i] == 1){g.setColor(Color.gray);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Waiting in the queue", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}else if (writerStatus[i] == 2){g.setColor(Color.blue);g.fillOval(xpos+60, ypos+(2*i+22*(i-1)), 18, 18);g.drawString("Writing ...", xpos+120, ypos+(15*i + 10*(i-1)));}}}}Reader:public class Reader extends Thread{private DataBaseBuffer buffer;private ReaderWriterApplet tapplet;private int cid;int delay = 6500;int status = 0;public Reader(ReaderWriterApplet applet, DataBaseBuffer db, int id){ buffer = db;tapplet = applet;cid = id;}public void run(){while(true){try{status = 0;tapplet.mc.println(status, "r", cid);sleep((int) (Math.random()*delay));buffer.acquireReadLock(tapplet, cid);sleep((int) (Math.random()*delay));buffer.releaseReadLock(tapplet, cid);} catch(InterruptedException e){System.err.println("Reader Execption " + e.toString());}}}}ReaderWriterApplet:import java.awt.*;import java.awt.event.*;import java.util.*;import java.applet.Applet;import ng.*;public class ReaderWriterApplet extends Applet{private ReaderWriterApplet applet = this;private DataBaseBuffer myBuffer;private int buffersize;private Button fastButton, slowButton, stopButton, startButton, pauseButton, continueButton;private Button stopReaderButton, stopWriterButton;private Panel buttonPanel, priorityPanel, namePanel;private Choice priority, reader, writer;private Thread at;private int readerN = 1;private int writerN = 1;boolean readerPriority = false;boolean writerPriority = false;boolean samePriority = true; //default priority of readers and writers MessageCanvas mc;Reader[] r;Writer[] w;synchronized void startPushed() {notify();}synchronized void stopPushed() {notify();}public void init() {myBuffer = new DataBaseBuffer();mc = new MessageCanvas();resize(800, 600);setLayout(new GridLayout(3, 1));add(myBuffer);add(mc);buttonPanel = new Panel();priorityPanel = new Panel();namePanel = new Panel();Panel bPanel = new Panel(); // to hold all buttons and the labels bPanel.setFont(new Font("TimesRoman", Font.BOLD, 14));bPanel.setLayout(new GridLayout(3, 1));buttonPanel.add(startButton = new Button("START"));buttonPanel.add(stopButton = new Button("STOP"));buttonPanel.add(pauseButton = new Button("PAUSE"));buttonPanel.add(continueButton = new Button("CONTINUE"));buttonPanel.add(fastButton = new Button("FASTER"));buttonPanel.add(slowButton = new Button("SLOWER"));Panel choicePanel = new Panel(); //to hold all the choice boxespriority = new Choice();priority.addItem("Same Priority");priority.addItem("Writers Have Priority");priority.addItem("Readers Have Priority");priority.select("Same Priority");Label priorityLabel = new Label("Priority", 2);priorityLabel.setBackground(Color.lightGray);priorityPanel.add(priorityLabel);priorityPanel.add(priority);choicePanel.add(priorityPanel);reader = new Choice();for(int i = 0; i <=5; i++){reader.addItem(Integer.toString(i));}reader.select("1");Label readerLabel = new Label("Number of Readers", 2);readerLabel.setBackground(Color.lightGray);Panel readerPanel = new Panel();readerPanel.add(readerLabel);readerPanel.add(reader);writer = new Choice();for(int i = 0; i<=5; i++){writer.addItem(Integer.toString(i));}writer.select("1");Label writerLabel = new Label("Number of Writers", 2);writerLabel.setBackground(Color.lightGray);Panel writerPanel = new Panel();writerPanel.add(writerLabel);writerPanel.add(writer);Label nameLabel = new Label("Readers/Writers Animation");nameLabel.setFont(new Font("TimesRoman", Font.BOLD, 18));nameLabel.setForeground(Color.blue);namePanel.add(nameLabel);choicePanel.add(readerPanel);choicePanel.add(writerPanel);bPanel.add(choicePanel);bPanel.add(buttonPanel);bPanel.add(namePanel);add(bPanel);}public boolean action(Event evt, Object arg){if(evt.target == priority){if(arg.equals("Writers Have Priority")){writerPriority = true;readerPriority = false;samePriority = false;}else if(arg.equals("Readers Have Priority")) {readerPriority = true;writerPriority = false;samePriority = false;}else{readerPriority = false;writerPriority = false;samePriority = false;}return true;}else if(evt.target == reader){readerN = Integer.parseInt(arg.toString());return true;}else if(evt.target == writer){writerN = Integer.parseInt(arg.toString());return true;}else if(arg.equals("FASTER")){int newDelay;if(readerN != 0) newDelay = r[1].delay;else newDelay = w[1].delay;newDelay /= 2;newDelay = newDelay < 100 ? 100: newDelay;for(int i = 1; i <= readerN; i++){r[i].delay = newDelay;for(int i = 1; i <= writerN; i++){w[i].delay = newDelay;}return true;}else if(arg.equals("SLOWER")){int newDelay;if(readerN !=0) newDelay = w[1].delay;else newDelay = r[1].delay;newDelay *= 2;for(int i = 1; i <= readerN; i++){r[i].delay = newDelay;}for(int i = 1; i <= writerN; i++){w[i].delay = newDelay;}return true;}else if(arg.equals("PAUSE")){for(int i = 1; i <= readerN; i++){r[i].suspend();}for(int i = 1; i <= writerN; i++){w[i].suspend();}fastButton.setEnabled(false);slowButton.setEnabled(false);return true;}else if(arg.equals("CONTINUE")){for(int i = 1; i <= readerN; i++){if(r[i].isAlive()) r[i].resume();}for(int i = 1; i <= writerN; i++)if(w[i].isAlive()) w[i].resume();}fastButton.setEnabled(true);slowButton.setEnabled(true);return true;}else if(arg.equals("START")){r = new Reader[readerN+1]; //Reader[0] is a dummy slotw = new Writer[writerN+1];System.out.println("readers: "+readerN+" writers: " + writerN);mc.setMessage(writerN, readerN);myBuffer.setSize(readerN, writerN);for(int i = 1; i <= readerN; i++){r[i] = new Reader(applet, myBuffer, i);}for(int i = 1; i <= writerN; i++){w[i] = new Writer(applet, myBuffer, i);}for(int i = 1; i <= writerN; i++){w[i].start();}for(int i = 1; i <= readerN; i++){r[i].start();}fastButton.setEnabled(true);slowButton.setEnabled(true);startButton.setEnabled(false);reader.setEnabled(false);writer.setEnabled(false);priority.setEnabled(false);applet.startPushed();return true;}else if(arg.equals("STOP")){for(int i = 1; i <= readerN; i++){if(r[i].isAlive())r[i].stop();r[i] = null;}for(int i = 1; i <= writerN; i++){if(w[i].isAlive())w[i].stop();w[i] = null;}applet.stopPushed();startButton.setEnabled(true);fastButton.setEnabled(true);slowButton.setEnabled(true);reader.setEnabled(true);writer.setEnabled(true);priority.setEnabled(true);if(at != null) at.stop();at = null;return true;}else{ return false;}}}Writer:public class Writer extends Thread{private DataBaseBuffer buffer;private ReaderWriterApplet tapplet;private int id;int delay = 6500;int status = 0;public Writer(ReaderWriterApplet applet, DataBaseBuffer db, int id){ buffer = db;tapplet = applet;this.id = id;}public void run(){while(true){try{status = 0;tapplet.mc.println(status, "w", id);sleep((int)(Math.random()*delay));buffer.acquireWriteLock(tapplet, id);sleep((int) (Math.random()*delay));buffer.releaseWriteLock(tapplet, id);} catch(InterruptedException e){System.err.println("Execption " + e.toString());}}}}四.实验结果:运行如下:。
本科实验报告实验名称:操作系统原理实验(读者写者问题)课程名称:操作系统原理实验时间:2015.10.30 任课教师:王耀威实验地点:10#102实验教师:苏京霞实验类型: 原理验证□综合设计□自主创新学生姓名:孙嘉明学号/班级:1120121474/05611202 组号:学院:信息与电子学院同组搭档:专业:信息对抗技术成绩:实验二:读者写者问题一、实验目的1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解;2.熟悉Windows多线程程序设计方法;二、实验要求在Windows环境下,创建一个控制台进程,此进程包含n个线程。
用这n个线程来表示n个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件(后面介绍)的要求进行读写操作。
用信号量机制分别实现读者优先和写者优先问题。
读者-写者问题的读写操作限制(包括读者优先和写者优先)1)写-写互斥:不能有两个写者同时进行写操作2)读-写互斥:不能同时有一个线程在读,而另一个线程在写。
3)读-读允许:可以有一个或多个读者在读。
读者优先的附加限制:如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作,则该读者可直接开始读操作。
运行结果显示要求:要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息,以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。
测试数据文件包括 n行测试数据,分别描述创建的n个线程是读者还是写者,以及读写操作的开始时间和持续时间。
每行测试数据包括四个字段,每个字段间用空格分隔。
第1个字段为正整数,表示线程的序号。
第2个字段表示线程的角色,R表示读者,W表示写者。
第3个字段为一个正数,表示读写开始时间:线程创建后,延迟相应时间(单位为秒)后发出对共享资源的读写申请。
第4个字段为一个正数,表示读写操作的延迟时间。
当线程读写申请成功后,开始对共享资源进行读写操作,该操作持续相应时间后结束,释放该资源。
下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据):1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验环境硬件设备:个人计算机。
实验内容1、定义一个数据缓存buffer 及用于实现同步互斥的信号量。
2、定义一个读者函数:● 当有写者在占用buffer 时,读者应该等待,直到写者不再使用该buffer 。
● 当有其他读者在占用buffer 时,读者可对buffer 进行读取操作。
● 当buffer 中有数据时,则从其中读取一个数据,并显示然后退出。
● 当buffer 中没有数据时,应等待,直到buffer 中有数据可读。
3、定义一个写者函数● 当有读者在占用buffer 时,写者应该等待,直到所有的读者都退出为止。
● 当有其他写者占用buffer 时,该写者应该等待,直到占用buffer 的写者退出为止。
● 当buffer 有空闲时,写者应该在buffer 中写入一个数据并退出。
● 当buffer 满时,写者应该等待,直到buffer 有空闲为止。
4、定义主函数,在其中可以任意创建读者与写者。
● 可根据用户输入创建读者或写者进程(线程)。
5、用户界面2. 写者: 开始 读出的内容: 1. 读者:开始 结束 2 1 读者队列等待结束写出的内容: Hello world !结束实验当堂所要完成事情列表:1.调试程序使其在读者优先模式下可以运行并且能实现基本的功能得出正确的结果:能够实现读写互斥,写写互斥,读读不互斥,一个进程结束能够唤醒等待队列中的进程(先读者队列后写着队列)2.根据实验要求完善功能:由用户决定写者向缓冲区中写入的内容,读者能够读出并显示出来;当缓冲区中没有数据时,读者要等待,直到缓冲区中有数据才能读3.根据“读者优先”加以改变,增加一个“写者优先”模式,并且由用户来选择模式源代码:#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int rcount=0;//正在读的读者数量int wcount=0;//写者队列中等待写操作的写者数量int read_id=0;//读进程号int write_id=0;//写进程号int w=1;//读写互斥信号量char temp[300] = {'\0'};int choice; //用户选择读者优先OR写者优先int sign; //标识temp空的信号量 0表示temp空void WFwakeup();void RFwakeup();struct rqueue{//读者等待队列int readers[200];int index;}rq;struct wqueue{//写者等待队列int writers[200];int index;}wq;/*void first(){ //初始化int i;rq.index = 0;wq.index = 0;for(i = 0;i<20;i++){rq.readers[i] = 0;wq.writers[i] = 0;}}*///*******************************************读进程读操作void read(){int i = 0;read_id++;if(rcount == 0){//当前没有读进程在读可能有写进程在写可能CPU空闲if(w==1) {//如果CPU空闲,读者拿到CPUw--;// 相当于一个P操作rcount++;if(temp[0] == '\0'){sign = 0;if(choice == 1){rq.readers[rq.index++]=read_id;//将读者进程加入等待队列RFwakeup();return;}else{rq.readers[rq.index++]=read_id;//将读者进程加入等待队列WFwakeup();return;}}//ifprintf("读者%d正在读\n",read_id);for(i = 0;i < 300;i++){//读取temp内容即写者写的内容if(temp[i] == '\0'){printf("\n");return;}//ifprintf("%c",temp[i]);}//for}//ifelse{//写者线程正在执行printf("!有写者在写不能读!\n");rq.readers[rq.index++]=read_id;//将读者进程加入等待队列}//else}//ifelse{//rcount !=1 则知道当前已经有读者在读,读读不互斥,则这个读者可以直接进来了读printf("读者%d正在读\n",read_id);for(i = 0;i < 300;i++){if(temp[i] == '\0'){printf("\n");return;}printf("%c",temp[i]);}//for}//else}//***************************写进程写操作void write(){write_id++;if(w == 0){if(rcount != 0 ){//有读者进程在执行printf("!有读者在读不能写!\n");wq.writers[wq.index++]=write_id;//将写者进程加入等待队列wcount++;return;}if(rcount == 0 ){//rcount == 0则当前无读者,但w = 0,所以有写者在写printf("!有写者在写不能写!\n");wq.writers[wq.index++]=write_id;//将写者进程加入等待队列wcount++;return;}}if(w == 1){w--;printf("写者%d正在写\n请输入要写的内容",write_id);scanf("%s",temp);//while}//if}//************************读者优先时唤醒进程void RFwakeup(){int i = 0;int j = 0;int m,n;m = rq.index;// n = wq.index;if(rcount == 0){//当前无读进程,是写者在写 --》停止运行写进程bool reader_wait=false;w=1;printf("写者已经写完\n");sign = 1;//temp中已经有内容要置1for(i=0;i<=m;i++){// i ndex为当前读者队列中的等待进程数if(rq.readers[i]!=0){reader_wait=true; //确实有读者在等待printf("等待的读者%d正在读\n",rq.readers[i]);w = 0;for(j = 0;j < 300;j++){if(temp[j] == '\0'){printf("\n");break;}//ifprintf("%c",temp[j]);}//forrq.readers[i]=0;rcount++;rq.index--;}//if}//forif(!reader_wait){//没有读者等待,看是否有写者等待for(int i=0;i<=wq.index;i++){//检查写者等待队列if(wq.writers[i]!=0){w = 0;printf("等待的写者%d正在写\n请输入要写入的内容",wq.writers[i]);scanf("%s",temp);wq.writers[i]=0;wcount--;break;}//if}//for}//if// return;}//ifelse{//rcount != 0读者正在读,stop读此时若有等待必为写者rcount=0;w = 1;if(sign == 0){printf("缓冲区空等待写者\n");return;}else{printf("读者已经读完\n");for(int i=0;i<=wq.index;i++){// 检查写者等待队列if(wq.writers[i]!=0){w = 0;printf("等待的写者%d正在写\n请输入要写入的内容",wq.writers[i]);scanf("%s",temp);wq.writers[i]=0;wcount--;break;}//if}//for}}//else}//******************************************写者优先唤醒void WFwakeup(){int i = 0;int j = 0;int m,n;m = rq.index;//n = wq.index;if(rcount == 0){//当前无读进程,是写者在写 --》停止运行写进程bool writer_wait=false;w=1;printf("写者已经写完\n");sign = 1;//temp中已经有内容要置1for(i=0;i<=wq.index;i++){// index为当前写者队列中的等待进程数if(wq.writers[i]!=0){writer_wait=true; //确实有写者在等待printf("等待的写者%d正在写\n 请输入要写的内容\n",wq.writers[i]);w = 0;scanf("%s",temp);wq.writers[i]=0;wcount--;break;}}if(!writer_wait){//没有xie者等待,看是否有du者等待for(int i=0;i<=m;i++){//检查写者等待队列if(rq.readers[i]!=0){w = 0;printf("等待的读者%d正在读\n",rq.readers[i]);for(j = 0;j < 300;j++){if(temp[j] == '\0'){printf("\n");rq.index--;break;}//ifprintf("%c",temp[j]);}//forrq.readers[i]=0;rcount++;}//if}//for}//if// return;}//ifelse{//rcount != 0读者正在读,stop读此时若有等待必为写者rcount=0;w = 1;printf("读者已经读完\n");for(int i=0;i<=wq.index;i++){// 检查写者等待队列if(wq.writers[i]!=0){w = 0;printf("等待的写者%d正在写\n请输入要写入的内容",wq.writers[i]);scanf("%s",temp);wq.writers[i]=0;wcount--;break;}//if}//for}}void menu1(){char i;printf(" 1-创建读者进程\n 2-创建写者进程\n 3-结束当前执行的进程\n 4-退出程序\n");printf("*******************************************\n");do{printf("当前队列中有读者: %d个写者: %d个\n",rq.index,wcount);printf("*******************************************\n");printf(" ----->");scanf("%s",&i);switch(i){case '1':read();break;case '2':write();break;case '3':RFwakeup();break;case '4':exit(0);default:printf("输入错误请重新输入\n");}}while(true);}void menu2(){char i;printf(" 1-创建读者进程\n 2-创建写者进程\n 3-结束当前执行的进程\n 4-退出程序\n");printf("*******************************************\n");do{printf("当前队列中有读者: %d个写者: %d个\n",rq.index,wcount);printf("*******************************************\n");printf(" ----->");scanf("%s",&i);switch(i){case '1':read();break;case '2':write();break;case '3':WFwakeup();break;case '4':exit(0);default:printf("输入错误请重新输入\n");}}while(true);}void main(){printf("*************************************************** ***********************\n");printf(" 20092104实验一\n 1.读者优先\n 2.写者优先\n");scanf("%d",&choice);while(1){if(choice == 1)menu1();if(choice == 2)menu2();if(choice != 1 && choice != 2){printf("输入错误请重新输入\n");scanf("%d",&choice);}}}实验流程图:N Y开始 读者优先 写者优先 读操作 写操作 是否有读者在读进行读操作 YCPU 是否空闲 缓冲区是否为空有写者 读者入队 N Y 入读者等待队列 调用读者优先唤醒 读操作 N 是否有读者在读 有读者 写者入队 Y N Cpu 是否空闲进行写操作 有写者,写操作入队 YN 退出 结束 读者优先唤醒 写者优先唤醒核心部分设计思路:读者优先唤醒当前有无读者在读有无读者等待N有无写者等待N 读者出队进行读操作直到读者队空Y进行写操作 YN 返回Y缓冲区是否为空YN写者优先唤醒当前有无读者在读有无写者等待N有无读者等待N 写者出队进行写操作直到写者队空Y进行读操作直到读者队列为空YN 返回YN写者队列是否为空进行写操作直到写者队列为空Y有读者说明若有等待必为写者分别用两个队列来存放等待的读者进程和写者进程,一个进程结束后就要将因他阻塞的进程唤醒,如果是读者优先,则先检查读者进程,如果发现读者进程不为空,就进行读操作,直到读者进程为空,才进行写操作;同理,如果是写者优先,则先检查写进程,如果发现写者进程不为空,就进行写操作,直到写者进程为空,才进行读操作。
实验二:读者写者问题班级:学号:姓名:实验二:读者写者问题一、实验目的1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解;2.熟悉Windows多线程程序设计方法;二、实验要求在Windows环境下,创建一个控制台进程,此进程包含n个线程。
用这n个线程来表示n个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件(后面介绍)的要求进行读写操作。
用信号量机制分别实现读者优先和写者优先问题。
读者-写者问题的读写操作限制(包括读者优先和写者优先)1)写-写互斥:不能有两个写者同时进行写操作2)读-写互斥:不能同时有一个线程在读,而另一个线程在写。
3)读-读允许:可以有一个或多个读者在读。
读者优先的附加限制:如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作,则该读者可直接开始读操作。
运行结果显示要求:要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息,以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。
测试数据文件包括n行测试数据,分别描述创建的n个线程是读者还是写者,以及读写操作的开始时间和持续时间。
每行测试数据包括四个字段,每个字段间用空格分隔。
第1个字段为正整数,表示线程的序号。
第2个字段表示线程的角色,R表示读者,W表示写者。
第3个字段为一个正数,表示读写开始时间:线程创建后,延迟相应时间(单位为秒)后发出对共享资源的读写申请。
第4个字段为一个正数,表示读写操作的延迟时间。
当线程读写申请成功后,开始对共享资源进行读写操作,该操作持续相应时间后结束,释放该资源。
下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据):1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验环境硬件设备:个人计算机。
系统软件:windows操作系统,Visual C++6.0编译环境。
四、实验原理所谓读者写者问题,可以这样的描述,有一群写者和一群读者,写者在写同一本书,读者也在读这本书,多个读者可以同时读这本书,但是,只能有一个写者在写书,并且,读者比写者优先,也就是说,读者和写者同时提出请求时,读者优先。
读者写者问题实验报告1. 引言读者写者问题是操作系统中的经典同步问题,用于研究多线程环境下对共享资源的访问和保护。
在该问题中,有多个读者和写者同时对一个共享资源进行操作,需要保证并发访问时的正确性和效率。
通过本实验,我们将探讨读者写者问题的解决方案,并比较不同算法的性能差异。
2. 实验目标本实验的主要目标是通过实现和比较不同的读者写者问题算法,深入了解并发访问的挑战和解决方案。
具体而言,我们将研究以下几个方面:•设计并实现读者写者问题的解决方案•比较不同算法的性能差异•分析可能的优化策略3. 实验方法我们将使用Python编程语言来实现读者写者问题的解决方案。
在实验过程中,我们将尝试以下几种常见的算法:3.1. 读者优先算法在读者优先算法中,当有读者在访问共享资源时,其他读者可以同时访问,但写者需要等待。
只有当所有读者完成访问后,写者才能获得访问权限。
3.2. 写者优先算法在写者优先算法中,当有写者在访问共享资源时,其他读者和写者都需要等待。
只有当写者完成访问后,其他读者或写者才能获得访问权限。
3.3. 公平算法在公平算法中,读者和写者的访问权限是公平的,先到先得。
无论读者还是写者,都需要按照到达的顺序依次获取访问权限。
4. 实验步骤下面是我们实施实验的具体步骤:4.1. 实现基本的读者写者问题解决方案我们首先实现基本的读者写者问题解决方案,包括读者和写者的线程逻辑和共享资源的访问控制。
我们将使用互斥锁和条件变量来保证并发访问的正确性。
4.2. 实现读者优先算法在已有的基本解决方案的基础上,我们实现读者优先算法。
我们将通过优化访问控制的逻辑来实现读者优先的特性。
4.3. 实现写者优先算法类似地,我们在基本解决方案的基础上实现写者优先算法。
我们将调整访问控制的逻辑,使得写者优先于其他读者和写者。
4.4. 实现公平算法最后,我们实现公平算法。
我们将结合队列和条件变量等技术来确保读者和写者的访问顺序是公平的。
2.读者—写者问题读者—写者问题(Readers-Writers problem)也是一个经典的并发程序设计问题,是经常出现的一种同步问题。
计算机系统中的数据(文件、记录)常被多个进程共享,但其中某些进程可能只要求读数据(称为读者Reader);另一些进程则要求修改数据(称为写者Writer)。
就共享数据而言,Reader和Writer是两组并发进程共享一组数据区,要求:(1)允许多个读者同时执行读操作;(2)不允许读者、写者同时操作;(3)不允许多个写者同时操作。
Reader和Writer的同步问题分为读者优先、弱写者优先(公平竞争)和强写者优先三种情况,它们的处理方式不同。
(1)读者优先。
对于读者优先,应满足下列条件:如果新读者到:①无读者、写者,新读者可以读;②有写者等待,但有其它读者正在读,则新读者也可以读;③有写者写,新读者等待。
如果新写者到:①无读者,新写者可以写;②有读者,新写者等待;③有其它写者,新写者等待。
单纯使用信号量不能解决读者与写者问题,必须引入计数器rc 对读进程计数;rc_mutex 是用于对计数器rc 操作的互斥信号量;write表示是否允许写的信号量;于是读者优先的程序设计如下:int rc=0; //用于记录当前的读者数量semaphore rc_mutex=1; //用于对共享变量rc 操作的互斥信号量semaphore write=1; //用于保证读者和写者互斥地访问的信号量void reader() /*读者进程*/do{P(rc_mutex); //开始对rc共享变量进行互斥访问rc ++; //来了一个读进程,读进程数加1if (rc==1) P(write);//如是第一个读进程,判断是否有写进程在临界区,//若有,读进程等待,若无,阻塞写进程V(rc_mutex); //结束对rc共享变量的互斥访问读文件;P(rc_mutex); //开始对rc共享变量的互斥访问r c--; //一个读进程读完,读进程数减1if (rc == 0) V(write);//最后一个离开临界区的读进程需要判断是否有写进程//需要进入临界区,若有,唤醒一个写进程进临界区V(rc_mutex); //结束对rc共享变量的互斥访问} while(1)void writer() /*写者进程*/do{P(write); //无读进程,进入写进程;若有读进程,写进程等待写文件;V(write); //写进程完成;判断是否有读进程需要进入临界区,//若有,唤醒一个读进程进临界区} while(1)读者优先的设计思想是读进程只要看到有其它读进程正在读,就可以继续进行读;写进程必须等待所有读进程都不读时才能写,即使写进程可能比一些读进程更早提出申请。
《计算机操作系统》实验报告题目读者写者问题学院(部)信息学院专业计算机科学与技术班级学生姓名学号指导教师(签字)一、问题描述一个数据文件或者记录,可以被多个进程共享,我们把只要求读该文件的进程称为“Reader进程”,其他进程则称为“Writer进程”。
允许多个进程同时读一个共享对象,因为读操作不会是数据文件混乱。
但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或者Writer进程同时访问共享对象,因为这种访问将会引起混乱。
所谓“读者——写着问题(Reader—Writer Problem)”是指保证一个Writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题二、解决问题为实现Reader与Writer进程间在读或写是的互斥而设置了一个互斥的信号量Wmutex。
另外,在设置一个整型变量Readcount表示正在读的进程数目。
由于只要有一个Reader进程在读,便不允许Writer去写。
因此,仅当Readercount=0时,表示尚无Reader进程在读时,Reader进程才需要进行Wait(wmutex)操作。
若Wait(Wmutex)操作成功,Reader进程便可去读,相应地,做Readcount+1操作。
同理,仅当Reader进程在执行了Readercount-1操作后其值为0时,才执行Signal(Wmutex)操作,以便让Writer进程写。
又因为Readercount是一个可被多个Reader进程访问的临界资源,因此也应该为它设置一个互斥信号量rmutex。
三、代码实现1、读者优先#include<iostream>#include<Windows.h>using namespace std;CRITICAL_SECTION rmutex,wmutex;int wr;int readernum;DWORD WINAPI reader(LPVOID IpParamter){cout<<"读者申请\n";wr++;EnterCriticalSection(&rmutex);if(readernum==0)EnterCriticalSection(&wmutex);readernum++;cout<<"读者进入成功正在读取\n";LeaveCriticalSection(&rmutex);Sleep(2000);EnterCriticalSection(&rmutex);readernum--;cout<<"读者退出\n";wr--;if(readernum==0)LeaveCriticalSection(&wmutex);LeaveCriticalSection(&rmutex);return 0;}DWORD WINAPI writer(LPVOID PM){cout<<"写者申请\n";while(wr!=0){}EnterCriticalSection(&wmutex);cout<<"写者已进入正在写入\n";Sleep(500);cout<<"写者退出\n";LeaveCriticalSection(&wmutex);return 0;}int main(){readernum=0;wr=0;InitializeCriticalSection(&rmutex);InitializeCriticalSection(&wmutex);HANDLE hr[5];//定义读者线程HANDLE hw[5];//定义写者线程//int thnum;int drn=0; //输入的读者个数int dwn=0; //输入的写者个数cout<<"输入读者写者线程1代表读者2代表写者0代表结束"<<endl;int th[10];int num=0;cin>>th[num];while(th[num]){if(th[num]==1){drn++;}if(th[num]==2){dwn++;}num++;cin>>th[num];}int hr1=0,hw1=0;for(int j=0;j!=num;j++){if(th[j]==1){hr[hr1]=CreateThread(NULL,0,reader,NULL,0,NULL);hr1++;}if(th[j]==2){hw[hw1]=CreateThread(NULL,0,writer,NULL,0,NULL);hw1++;}}WaitForMultipleObjects(drn, hr, TRUE, INFINITE);WaitForMultipleObjects(dwn, hw, TRUE, INFINITE);for(int i=0;i!=drn;i++){CloseHandle(hr[i]);}for(int i=0;i!=dwn;i++){CloseHandle(hw[i]);}DeleteCriticalSection(&rmutex);DeleteCriticalSection(&wmutex);return 0;}2、写者优先#include<iostream>#include<Windows.h>using namespace std;CRITICAL_SECTION rmutex,wmutex;int ww;int readernum;DWORD WINAPI reader(LPVOID IpParamter){cout<<"读者申请\n";while(ww!=0){}EnterCriticalSection(&rmutex);if(readernum==0){EnterCriticalSection(&wmutex);}cout<<"读者进入成功正在读取\n";readernum++;LeaveCriticalSection(&rmutex);Sleep(2000);EnterCriticalSection(&rmutex);readernum--;if(readernum==0)LeaveCriticalSection(&wmutex);cout<<"读者退出\n";LeaveCriticalSection(&rmutex);return 0;}DWORD WINAPI writer(LPVOID PM){ww++;cout<<"写者申请\n";EnterCriticalSection(&wmutex);cout<<"写者已进入正在写入\n";Sleep(1000);cout<<"写者退出\n";ww--;LeaveCriticalSection(&wmutex);return 0;}int main(){readernum=0;ww=0;InitializeCriticalSection(&rmutex);InitializeCriticalSection(&wmutex);HANDLE hr[5];//定义读者线程HANDLE hw[5];//定义写者线程int drn=0; //输入的读者个数int dwn=0; //输入的写者个数cout<<"输入读者写者线程1代表读者2代表写者0代表结束"<<endl;int th[10];int num=0;cin>>th[num];while(th[num]){if(th[num]==1){drn++;}if(th[num]==2){dwn++;}num++;cin>>th[num];}int hr1=0,hw1=0;for(int j=0;j!=num;j++){if(th[j]==1){hr[hr1]=CreateThread(NULL,0,reader,NULL,0,NULL);Sleep(10);hr1++;}if(th[j]==2){hw[hw1]=CreateThread(NULL,0,writer,NULL,0,NULL);Sleep(10);hw1++;}}WaitForMultipleObjects(drn, hr, TRUE, INFINITE);WaitForMultipleObjects(dwn, hw, TRUE, INFINITE);for(int i=0;i!=drn;i++){CloseHandle(hr[i]);}for(int i=0;i!=dwn;i++){CloseHandle(hw[i]);}DeleteCriticalSection(&rmutex);DeleteCriticalSection(&wmutex);return 0;}3、执行结果读者优先在读者优先中先两个读者申请,再一个写者申请,再有两个读者申请。
实验二:读者写者问题班级:学号:姓名:实验二:读者写者问题一、实验目的1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解;2.熟悉Windows多线程程序设计方法;二、实验要求在Windows环境下,创建一个控制台进程,此进程包含n个线程。
用这n个线程来表示n个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件(后面介绍)的要求进行读写操作。
用信号量机制分别实现读者优先和写者优先问题。
读者-写者问题的读写操作限制(包括读者优先和写者优先)1)写-写互斥:不能有两个写者同时进行写操作2)读-写互斥:不能同时有一个线程在读,而另一个线程在写。
3)读-读允许:可以有一个或多个读者在读。
读者优先的附加限制:如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作,则该读者可直接开始读操作。
运行结果显示要求:要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息,以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。
测试数据文件包括n行测试数据,分别描述创建的n个线程是读者还是写者,以及读写操作的开始时间和持续时间。
每行测试数据包括四个字段,每个字段间用空格分隔。
第1个字段为正整数,表示线程的序号。
第2个字段表示线程的角色,R表示读者,W表示写者。
第3个字段为一个正数,表示读写开始时间:线程创建后,延迟相应时间(单位为秒)后发出对共享资源的读写申请。
第4个字段为一个正数,表示读写操作的延迟时间。
当线程读写申请成功后,开始对共享资源进行读写操作,该操作持续相应时间后结束,释放该资源。
下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据):1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验环境硬件设备:个人计算机。
系统软件:windows操作系统,Visual C++6.0编译环境。
四、实验原理所谓读者写者问题,可以这样的描述,有一群写者和一群读者,写者在写同一本书,读者也在读这本书,多个读者可以同时读这本书,但是,只能有一个写者在写书,并且,读者比写者优先,也就是说,读者和写者同时提出请求时,读者优先。
当读者提出请求时需要有一个互斥操作,另外,需要有一个信号量S来当前是否可操作。
信号量机制是支持多道程序的并发操作系统设计中解决资源共享时进程间的同步与互斥的重要机制,而读者写者则是这一机制的一个经典范例。
与记录型信号量解决读者—写者问题不同,信号量机制它增加了一个限制,即最多允许RN 个读者同时读。
为此,又引入了一个信号量L,并赋予初值为RN,通过执行wait(L,1,1)操作,来控制读者的数目,每当有一个读者进入时,就要执行wait(L,1,1)操作,使L的值减1。
当有RN个读者进入读后,L便减为0,第RN+1 个读者要进入读时,必然会因wait (L,1,1)操作失败而堵塞。
对利用信号量来解决读者—写者问题的描述如下:Var RN integer;L,mx:semaphore: =RN,1;BeginParbeginReader :beginRepeatSwait(L,1,1);Swait(mx,1,0);Perform reader operation;Ssignal(L,1);Until false;EndWriter :beginRepeatSwait(mx ,1,1,l,RN,0);Perform writer operation;Ssignal(mx,1);Until false;EndParendEnd其中,Swait(mx,1,0)语句起着开关作用,只要无Writer进程进入些,mx=1,reader进程就都可以进入读。
但是要一旦有Writer进程进入写时,其MX=0,则任何reader进程就都无法进入读。
Swait(mx ,1,1,l,RN,0)语句表示仅当既无Write进程在写(mx=1),又无reader进程在读(L=RN)时,writer进程才能进入临界区写。
将所有的读者和所有的写者分别放进两个等待队列中,当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者,当写允许时,释放第一个写者操作。
读者写者问题的定义如下:有一个许多进程共享的数据区,这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间;有一些只读取这个数据区的进程(Reader)和一些只往数据区写数据的进程(Writer),此外还需要满足以下条件:1)任意多个读进程可以同时读这个文件;2) 一次只有一个写进程可以往文件中写;3)如果一个写进程正在进行操作,禁止任何读进程度文件。
程序由三部分组成:1.读者模块:包括系统调用接口,读者活动描述主程序。
系统接口主要功能是通过管道向父进程发送系统调用命令,并读取父进程送来的返回值。
2.写者模块:包括系统调用接口,写者活动描述主程序。
读者-写者活动程序根据临界资源的共享,互斥原则编制。
3.主控模块:主控模块实现系统初始化系统调用命令接收与解释执行,系统调用功能的实现(包括信号量机制),及读者-写者活动过程记录与显示。
五、实验结果使用的测试文件如下:1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3读者优先:按时间顺序,进程1发送读请求,并进入读文件。
2发送写请求,读写互斥,不能进行写操作。
3发送读请求,并开始读。
5发送写请求,同进程2。
4发送读请求,并开始读。
按时间顺序,进程1,3,4先后完成读操作,2开始写操作,写操作不能同时进行,2完成写操作后,5才能开始写操作。
写着优先:按时间顺序,进程1发送读请求,并进入读文件。
2发送写请求,读写互斥,不能进行写操作,3发送读请求,5发送写请求,4发送读请求。
1完成读请求后,由于写者优先,2进行写操作,并且其他操作不能进行。
2完成写操作后,5进行写操作。
完成后按顺序先后同时进行3,4读操作。
六、感想体会七、实验代码# include "windows.h"# include <conio.h># include <stdlib.h># include <fstream.h># include <io.h># include <string.h># include <stdio.h># define READER 'R' // 读者# define WRITER 'W' // 写者# define INTE_PER_SEC 1000 // 每秒时钟中断数目# define MAX_THREAD_NUM 64 // 最大线程数目# define MAX_FILE_NUM 32 // 最大数据文件数目# define MAX_STR_LEN 32 // 字符串长度int readcount = 0; // 读者数目int writecount = 0; // 写者数目CRITICAL_SECTION RP_Write; // 临界区CRITICAL_SECTION cs_Write;CRITICAL_SECTION cs_Read;struct ThreadInfo{int serial; // 线程序号char entity; // 线程类别(判断是读者线程还是写者线程) double delay; // 线程延迟double persist; // 线程读写操作持续时间} ;// 读者优先--读者线程// p: 读者线程信息void RP_ReaderThread(void* p){// 互斥变量HANDLE h_Mutex;h_Mutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "mutex_for_readcount" ) ;DWORD wait_for_mutex; // 等待互斥变量所有权DWORD m_delay; // 延迟时间DWORD m_persist; // 读文件持续时间int m_serial; // 线程序号// 从参数中获得信息m_serial = ( (ThreadInfo*) (p) ) -> serial;m_delay = (DWORD) ( ( (ThreadInfo*) (p) ) -> delay*INTE_PER_SEC) ;m_persist = (DWORD) ( ( (ThreadInfo*) (p) ) -> persist*INTE_PER_SEC) ;Sleep(m_delay) ; // 延迟等待printf( "Reader thread %d sents the reading require.\n" , m_serial) ;// 等待互斥信号,保证对readcount的访问、修改互斥wait_for_mutex = WaitForSingleObject (h_Mutex, -1) ;// 读者数目增加readcount ++;if (readcount == 1){// 第一个读者,等待资源EnterCriticalSection(&RP_Write) ;}ReleaseMutex(h_Mutex) ; // 释放互斥信号// 读文件printf( "Reader thread %d begins to read file.\n" , m_serial) ;Sleep(m_persist) ;// 退出线程printf("Reader thread %d finished reading file.\n" , m_serial) ;// 等待互斥信号,保证对readcount的访问、修改互斥wait_for_mutex = WaitForSingleObject(h_Mutex, -1) ;// 读者数目减少readcount --;if (readcount == 0){// 如果所有读者读完,唤醒写者LeaveCriticalSection(&RP_Write) ;}ReleaseMutex(h_Mutex) ; // 释放互斥信号}// 读者优先--写者线程// p: 写者线程信息void RP_WriterThread(void* p){DWORD m_delay; // 延迟时间DWORD m_persist; // 写文件持续时间int m_serial; // 线程序号// 从参数中获得信息m_serial = ( (ThreadInfo*) (p) ) -> serial;m_delay = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> delay * INTE_PER_SEC) ;m_persist = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> persist * INTE_PER_SEC) ; Sleep(m_delay) ; // 延迟等待printf("Writer thread %d sents the writing require.\n" , m_serial) ;// 等待资源EnterCriticalSection(&RP_Write);// 写文件printf( "Writer thread %d begins to write to the file.\n" , m_serial) ;Sleep(m_persist) ;// 退出线程printf("Writer thread %d finishing writing to the file.\n" , m_serial) ;// 释放资源LeaveCriticalSection(&RP_Write) ;}// 读者优先处理函数// file: 文件名void ReaderPriority(char * file){DWORD n_thread = 0; // 线程数目DWORD thread_ID; // 线程IDDWORD wait_for_all; // 等待所有线程结束// 互斥对象HANDLE h_Mutex;h_Mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, "mutex_for_readcount" ) ;// 线程对象的数组HANDLE h_Thread[ MAX_THREAD_NUM] ;ThreadInfo thread_info[MAX_THREAD_NUM] ;readcount = 0; // 初始化readcount InitializeCriticalSection(&RP_Write) ; // 初始化临界区ifstream inFile;inFile.open(file) ; // 打开文件printf("Reader Priority: \n \n" ) ;while (inFile){// 读入每一个读者、写者的信息inFile >> thread_info[n_thread].serial;inFile >> thread_info[n_thread].entity;inFile >> thread_info[n_thread].delay;inFile >> thread_info[n_thread ++ ].persist;inFile.get() ;}for (int i = 0; i < (int) (n_thread) ; i ++){if (thread_info[i].entity == READER || thread_info[i].entity == 'r' ) {// 创建读者线程h_Thread[i] = CreateThread(NULL, 0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_ReaderThread) ,&thread_info[i] , 0, &thread_ID) ;}else {// 创建写者线程h_Thread[i] = CreateThread(NULL, 0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (RP_WriterThread) ,&thread_info[i] , 0, &thread_ID) ;}}// 等待所有线程结束wait_for_all = WaitForMultipleObjects(n_thread, h_Thread, TRUE, -1) ; printf("All reader and writer have finished operating.\n" ) ;}// 写者优先--读者线程// p: 读者线程信息void WP_ReaderThread(void * p){// 互斥变量HANDLE h_Mutex1;h_Mutex1 = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "mutex1" ) ; HANDLE h_Mutex2;h_Mutex2 = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "mutex2" ) ;DWORD wait_for_mutex1; // 等待互斥变量所有权DWORD wait_for_mutex2;DWORD m_delay; // 延迟时间DWORD m_persist; // 读文件持续时间int m_serial; // 线程序号// 从参数中获得信息m_serial = ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> serial;m_delay = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> delay * INTE_PER_SEC) ;m_persist = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> persist * INTE_PER_SEC) ; Sleep(m_delay) ; // 延迟等待printf("Reader thread %d sents the reading require.\n" , m_serial) ;wait_for_mutex1 = WaitForSingleObject(h_Mutex1, -1) ;// 进入读者临界区EnterCriticalSection(&cs_Read) ;// 阻塞互斥对象mutex2,保证对readcount的访问、修改互斥wait_for_mutex2 = WaitForSingleObject(h_Mutex2, -1) ; // 修改读者数目readcount ++;if (readcount == 1){// 如果是第一个读者,等待写者写完EnterCriticalSection(&cs_Write) ;}ReleaseMutex(h_Mutex2) ; // 释放互斥信号mutex2// 让其他读者进入临界区LeaveCriticalSection(&cs_Read) ;ReleaseMutex(h_Mutex1) ;// 读文件printf("Reader thread %d begins to read file.\n" , m_serial) ;Sleep(m_persist) ;// 退出线程printf("Reader thread %d finished reading file.\n" , m_serial) ;// 阻塞互斥对象mutex2,保证对readcount的访问、修改互斥wait_for_mutex2 = WaitForSingleObject(h_Mutex2, -1) ;readcount -- ;if (readcount == 0){// 最后一个读者,唤醒写者LeaveCriticalSection(&cs_Write) ;}ReleaseMutex(h_Mutex2) ; // 释放互斥信号}// 写者优先--写者线程// p: 写者线程信息void WP_WriterThread(void * p){DWORD m_delay; // 延迟时间DWORD m_persist; // 写文件持续时间int m_serial; // 线程序号DWORD wait_for_mutex3;// 互斥对象HANDLE h_Mutex3;h_Mutex3 = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, "mutex3" ) ;// 从参数中获得信息m_serial = ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> serial;m_delay = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> delay * INTE_PER_SEC) ;m_persist = (DWORD) ( ( (ThreadInfo* ) (p) ) -> persist * INTE_PER_SEC) ;Sleep(m_delay) ; // 延迟等待printf("Writer thread %d sents the writing require.\n" , m_serial) ;// 阻塞互斥对象mutex3, 保证对writecount的访问、修改互斥wait_for_mutex3 = WaitForSingleObject(h_Mutex3, -1) ;writecount ++ ; // 修改写者数目if (writecount == 1){// 第一个写者,等待读者读完EnterCriticalSection(&cs_Read) ; }ReleaseMutex(h_Mutex3) ;// 进入写者临界区EnterCriticalSection(&cs_Write) ;// 写文件printf("Writer thread %d begins to write to the file.\n" , m_serial) ;Sleep(m_persist) ;// 退出线程printf("Writer thread %d finishing writing to the file.\n" , m_serial) ;// 离开临界区LeaveCriticalSection(&cs_Write) ;// 阻塞互斥对象mutex3,保证对writecount的访问、修改互斥wait_for_mutex3 = WaitForSingleObject(h_Mutex3, -1) ;writecount --;if (writecount == 0){// 写者写完,读者可以读LeaveCriticalSection(&cs_Read) ;}ReleaseMutex(h_Mutex3) ;}/// / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /// 写者优先处理函数// file: 文件名void WriterPriority(char * file){DWORD n_thread = 0; // 线程数目DWORD thread_ID; // 线程IDDWORD wait_for_all; // 等待所有线程结束// 互斥对象HANDLE h_Mutex1;h_Mutex1 = CreateMutex(NULL, FALSE, "mutex1" ) ;HANDLE h_Mutex2;h_Mutex2 = CreateMutex(NULL, FALSE, "mutex2" ) ;HANDLE h_Mutex3;h_Mutex3 = CreateMutex(NULL, FALSE, "mutex3" ) ;// 线程对象HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM] ;ThreadInfo thread_info[MAX_THREAD_NUM] ;readcount = 0; // 初始化readcountwritecount = 0; // 初始化writecount InitializeCriticalSection(&cs_Write) ; // 初始化临界区InitializeCriticalSection(&cs_Read) ;ifstream inFile;inFile.open(file) ; // 打开文件printf("Writer Priority: \n \n" ) ;while (inFile){// 读入每一个读者、写者的信息inFile >> thread_info[n_thread].serial;inFile >> thread_info[n_thread].entity;inFile >> thread_info[n_thread].delay;inFile >> thread_info[n_thread ++].persist;inFile.get() ;}for (int i = 0; i < (int) (n_thread) ; i ++){if (thread_info[i].entity == READER || thread_info[i].entity == 'r' ) {// 创建读者线程h_Thread[i] = CreateThread(NULL, 0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (WP_ReaderThread) ,&thread_info[i] , 0, &thread_ID) ;}else {// 创建写者线程h_Thread[i] = CreateThread(NULL, 0,(LPTHREAD_START_ROUTINE) (WP_WriterThread) ,&thread_info[i] , 0, &thread_ID) ;}}// 等待所有钱程结束wait_for_all = WaitForMultipleObjects(n_thread, h_Thread, TRUE, -1) ;printf("All reader and writer have finished operating.\n" ) ;}/// / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /// 主函数int main(int argc, char * argv[]){char ch;while (true){// 打印提示信息printf( "**********************************************\n" ) ;printf( " 1: Reader Priority\n" ) ;printf( " 2: Writer Priority\n" ) ;printf( " 3: Exit to Windows\n" ) ;printf("**********************************************\n" ) ;printf( "Enter your choice (1, 2 or 3) : " ) ;// 如果输入信息不正确,继续输入do {ch = (char) _getch() ;} while (ch != '1' && ch != '2' && ch != '3') ;system( "cls" ) ;// 选择3,返回if (ch == '3' )return 0;// 选择1, 读者优先else if (ch == 1)ReaderPriority( "thread.dat" ) ;// 选择2,写者优先elseWriterPriority( "thread.dat" ) ;// 结束printf( "\nPress Any Key To Continue: " ) ;_getch() ;system( "cls" ) ;}return 0; }。