读者写者问题实验报告.docx
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读者写者问题实验报告
读者写者问题实验报告
北京电子科技学院（BESTI）
实验报告课程:
操作系统班级:
姓名:
学号:
0921成绩:
指导教师:
实验日期:
2011.11.22徐小青
实验密级:
预习程度:
实验时间:
/12:
50-15:
20代码
仪器组次:
必修/选修:
实验序号:
A04必修
（一）实验名称:
用信号量来实现读者-写者问题
实验目的与要求:
理解进程（或线程）及信号量的概念
实验仪器:
名称型号数量
DELLPP33L微机1
一、实验目的:
理解进程（或线程）及信号量的概念
二、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。
、定义主函数，在其中可以任意创建读者与写者。
4
可根据用户输入创建读者或写者进程（线程）。
三、实验当堂完成内容:
1，将设计好的思路以代码形式呈现，并调通。
2，将数据改变，看结果是否符合预期设想
3，与同学交流，将代码完善。
四、设计思想:
读进程:
read（）
{
P（Sr）;申请区域
P（Scot）;锁定读者计数器
first=first+1;
if（first==1）
P（Sdoc）;
V（Scnt）;解锁读者计数器
开始读;
P（Scnt）;锁定读者计数器
V（Sdoc）;
V（Scnt）;
V（Sr）;
}
写进程:
write（）
{
P（sdoc）;
开始写;
V（sdoc）;
}
主函数设计思想:
开始
创建Sdoc、Sr、Scnt三个信
号量
inti=0
否i是
创建读者线程
i++
iintj=0
否i是
创建写者线程依次等待与执行j++i结束
i
五、代码及具体解释:
#include
#include
#include
#defineP（S）WaitForSingleObject（S,INFINITE）//这是Windows下多线程工作的P操作
#defineV（S）ReleaseSemaphore（S,1,NULL）//这是Windows下多线程工作的V操作
constintRN=5;//所有读者总数（可以改变）
constintWN=3;//所有写者总数（可以改变）
HANDLESdoc;//文档信号量——互斥量（临界区的信号量题目要求是1）HANDLESr;//读者信号量——广义信号量（一次最多有多少个读者在读）HANDLEScnt;//保护g_cntReader的互斥量（目前有多少读者正在读）intg_cntReader=0;//读者个数计数器
//funcname:
JustWait（）//note:
显示一些信息，让后等待
//retval:
void
//
//+Parameter:
//[int]-nReader读者（写者）编号，读者>0，写者<0
//[int]-min操作等待的最短时间
//[int]-max操作等待得最长时间，实际等待的时间介于两者之间//[LPCSTR]-info要显示的信息
voidJustWait（intnReader,intmin,intmax,LPCSTRinfo）;
DWORDWINAPIReader（LPVOIDlpPara）;
DWORDWINAPIWriter（LPVOIDlpPara）;//这是主函数
voidmain（）
{
Sdoc=CreateSemaphore（NULL,1,1,"Document"）;//创建信号量初值，最大信号量值
Sr=CreateSemaphore（NULL,3,3,"ReaderNumber"）;//一次最多允许3个
读者读
Scnt=CreateSemaphore（NULL,1,1,"ReaderCounterProtect"）;//他也是一个互斥信号量，初值为1
HANDLEthreads[RN+WN];
for（inti=0;ithreads[i]=CreateThread（0,0,Reader,0,0,0）;
for（intj=0;jthreads[j+RN]=CreateThread（0,0,Writer,0,0,0）;
WaitForMultipleObjects（RN+WN,threads,TRUE,INFINITE）;
}
//读者线程
DWORDWINAPIReader（LPVOIDlpPara）
{
//注意是静态变量，可以使每来一个读者增加一
staticintreader_num=1;
inti=reader_num++;
intx=0;
while（x<=5）
{
JustWait（i,1,2,"我想读"）;//1s的时候来，给2s的时间去读
P（Sr）;//读者未满
P（Scnt）;//锁定读者计数器
printf（"还有%d个读者在读,读者%d进入\n",g_cntReader,i）;
g_cntReader++;
if（g_cntReader==1）//如果是第一个读者
{
JustWait（i,1,2,"我是第一个!
"）;
P（Sdoc）;//锁定文档
printf（"读者%d说:
有人在读，不可写文件\n",i）;
JustWait（i,1,2,"我可以读文件了～"）;
}
V（Scnt）;//解锁读者计数器释放
JustWait（i,2,5,"我在读"）;//读ing…………
JustWait（i,1,2,"我将要离开～"）;
P（Scnt）;//锁定读者计数器
g_cntReader--;
if（g_cntReader==0）//如果是最后一个
{
JustWait（i,1,2,"我是最后一个!
"）;
printf（"读者%d说:
可以对文件操作了～~~~\n",i）;
V（Sdoc）;//解锁文档
}
printf（"还有%d个读者在,读者%d离开\n",g_cntReader,i）;
V（Scnt）;//解锁读者计数器
V（Sr）;//离开
JustWait（i,5,3,"结束"）;
x++;
printf（"%d\n",x）;
}
return0;
}
DWORDWINAPIWriter（LPVOIDlpPara）
{
//注意是静态变量，可以使每来一个写者减去一，注意初值是负值
staticintg_cnt=-1;
intj=g_cnt--;
while
（1）
{
JustWait（j,2,4,"我想写"）;
//锁定文档
P（Sdoc）;
printf（"\t写者%d说:
文件正在修改不可操作\n",-j）;
JustWait（j,4,3,"写?
?
?
"）;//写ing……
JustWait（j,1,2,"写完了，离开"）;
printf（"写者%d说:
可以对文件操作了\n",-j）;
V（Sdoc）;//解锁文档
JustWait（j,8,4,"休息了"）;
}
return0;
}
voidJustWait（intnReader,intmin,intmax,LPCSTRinfo）//min为读者到来时间，max为读者离开时间
{
constintBASETIME=1000;//等待时间的基本量，以毫秒表示
intwait_time=0;//实际等待得时间
if（max==min）//判断是为了避免%0错误，注意取随机值
wait_time=min*BASETIME;//处理时间为0;
else
chars_out[128];//最终显示的信息缓冲
if（nReader>0）//读者大于0，写者小于0
sprintf（s_out,"读者%d说:
%s\n",nReader,info）;
else
sprintf（s_out,"\t写者%d说:
%s\n",-nReader,info）;
printf（s_out）;//打印
Sleep（wait_time）;//然后等待
}
//其设计思想是:
读者在读，来了写着，创建写着线程，利用时间片区分他们。
即定好某一个时间写者来，读一定时间以后离开。
六、实验编译过程遇到的问题:
1，未确定应该使用多线程还是单线程。
解决:
多线程是即使有读者在里边读，外边的写者依旧可以创建自己的线程，知道让出区域，便可以进去。
基于Windows里面具有API函数库，便确定使用多线程来处理。
2，在区域内的读者究竟多少个,
解决:
在读者写者问题中，区域内到底有多少个读者允许同时读。
故本次实验设信号量，Sr来计数本次实验中的临界区内的读者数量。
而且设定上限是3.
3，进程调度的机制是什么,
解决:
时间片轮流并设定。
每个读者或者写者定一个时间来，再定一定长度的时间离开。
比如JustWait（i,1,2,"我想读"）是说1s的时候来，停留2s后出去。
七、实验运行中遇到的问题:
1、读者写者的个数不好计数，出现错误。
解决:
nReader的正数值表示读者数量，负值表示写着数量。
读者数量++，写着数量--，用一个变量计数并解决问题。
2、读者来的顺序不一定，是因为操作系统具有随机性。
解决:
等待时间具有随机性。
wait_time=rand（）%（max*BASETIME-min*BASETIME）+min*BASETIME;
八、实验体会与心得:
此次实验是操作系统课程的第一次实验，编的是经典的读者写者问题。
首先要对读者写者问题有一个深刻的认识，才能落实到代码量上。
此次实验很多同学使用Linux下或者Unix的环境下编程，让我大开眼界。
我选择了比较大众化的C语言编程来实现此次实验。
在开始的时候对如何将读者写者问题转化到代码量非常疑惑，因为没有编写操作系统实验的思想，后来去图书馆查阅了一些书籍，看了一些伪代码，才有了一个初步的认识，最终确定用多线程编写。
大局方面，计算机的时钟是以毫秒来计算，因此BaseTime=1000，即以1s为一个时钟间隔。
在信号量的设计上，我采取了三个信号量，Sdoc（文档信号量，也是互斥量，此文档临界区的信号量，按照题目要求是1），Sr（读者信号量，一次临界区里最多有多少读者在里边读），Scnt（保护g_cntReader的互斥量）。
最后完善细节将代码调通。
这个过程很艰苦，而且有时候想不清楚的时候还要问其他同学，非常不容易。
但是这种学习使我收获很大。
学习不能闭门造车，也不能完全借鉴，要自己思考不清后交流。
期待下一次的操作系统实验，希望可有更多的收获
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