操作系统原理实验五.docx

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操作系统原理实验五

实验五线程的同步

1、实验目的

（1）进一步掌握Windows系统环境下线程的创建与撤销。

（2）熟悉Windows系统提供的线程同步API。

（3）使用Windows系统提供的线程同步API解决实际问题。

2、实验准备知识：

相关API函数介绍

1等待对象

等待对象

b5E2RGbCAP

1）等待一个对象

WaitForSingleObject<）用于等待一个对象。

它等待的对象可以为以下对象之一。

·Changeontification:

变化通知。

·Consoleinput:

控制台输入。

·Event:

事件。

·Job:

作业。

·Mutex:

互斥信号量。

·Process:

进程。

·Semaphore:

计数信号量。

·Thread:

线程。

·Waitabletimer:

定时器。

原型：

DWORDWaitForSingleObject（

HANDLEhHandle,//对象句柄

DWORDdwMilliseconds//等待时间

）；

参数说明：

（1）hHandle:

等待对象的对象句柄。

该对象句柄必须为SYNCHRONIZE访问。

（2）dwMilliseconds:

等待时间，单位为ms。

若该值为0，函数在测试对象的状态后立即返回，若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒，如表2-1所示。

p1EanqFDPw

返回值：

如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。

表2-1函数描述

访问

描述

WAITABANDONED

等待的对象是一个互斥

WAITOBJECT0

指定对象被唤醒

WAITTIMEOUT

超时

用法举例：

StaticHANDLEhHandlel=NULL。

DWORDdRes。

dRes=WaitForSingleObject（hHandlel,10>。

//等待对象的句柄为hHandlel，等待时间为10msDXDiTa9E3d

2）等待对个对象

WaitForMultiple<）bject<）在指定时间内等待多个对象，它等待的对象与WaitForSingleObject<）相同。

RTCrpUDGiT

原型：

DWORDWaitForMultipleObjects<

DWORDnCount，//句柄数组中的句柄数

CONSTHANDLE*lpHandles，//指向对象句柄数组的指针

BOOLfWaitAll，//等待类型

DWORDdwMilliseconds//等待时间

）；

参数说明：

（1）nCount：

由指针*lpHandles指定的句柄数组中的句柄数，最大数是MAXIMUMWAITOBJECTS。

5PCzVD7HxA

（2）*lpHandles：

指向对象句柄数组的指针。

（3）fWaitAll：

等待类型。

若为TRUE，当由lpHandles数组指定的所有对象被唤醒时函数返回；若为FALSE，当由lpHandles数组指定的某一个对象被唤醒时函数返回，且由返回值说明是由于哪个对象引起的函数返回。

jLBHrnAILg

（4）dwMilliseconds：

等待时间，单位为ms。

若该值为0，函数测试对象的状态后立即返回；若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒。

xHAQX74J0X

返回值：

、

如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。

各参数的描述如表2-2所示。

表2-2各参数描述

访问

描述

WAITOBJECT0to

OBJECT0＋nCount-1）

若bWaitAll为TRUE，返回值说明所有被等待的对象均被唤醒；若bWaitAll为FALSE，返回值减去WAITOBJECT0说明lpHandles数组下标指定的对象满足等待条件。

如果调用时多个对象同时被唤醒，则取多个对象中最小的那个数组下标

WAITABANDONED0to

ABANDONED0＋nCount-1）

若bWaitAll为TRUE，返回值说明所有被等待的对象均被唤醒，并且至少有一个对象是没有约束的互斥对象；若bWaitAll为FALSE，返回值减去WAITABANDONED0说明lpHandles数组下标指定的没有约束的互斥对象满足等待条件

WAITTIMEOUT

超时且参数bWaitAll指定的条件不能满足

2信号量对象

信号量对象

LDAYtRyKfE

1）创建信号量

CreateSemaphore<））用于创建一个信号量。

原型：

HANDLECreateSemaphore（

LPSECURITYATTRIBUTESlpSemaphoreAttributes,//安全属性Zzz6ZB2Ltk

LONGlInitialCount，//信号量对象的初始值dvzfvkwMI1

LONGlMaximumCount，//信号量的最大值rqyn14ZNXI

LPCTSTRlpName//信号量名EmxvxOtOco

）；

参数说明：

<1）lpSemaphoreAttributes：

指定安全属性，为NULL时，信号量得到一个

默认的安全描述符。

（2）lInitialCount：

指定信号量对象的初始值。

该值必须大于等于0，小于等于lMaximumCount。

当其值大于0时，信号量被唤醒。

当该函数释放了一个等待该信号量的线程时，lInitialCount值减1，当调用函数ReleaseSemaphore<）时，按其指定的数量加一个值。

SixE2yXPq5

（3）lMaximumCount：

指出该信号量的最大值，该值必须大于0。

（4）lpName：

给出信号量的名字。

返回值：

信号量创建成功，将返回该信号量的句柄。

如果给出的信号量名是系统已经存在的信号量，将返回这个已存在信号量的句柄。

如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError<）查询失败的原因。

6ewMyirQFL

用法举例：

StaticHANDLEhHandlel=NULL；//定义一个句柄

//创建一个信号量，其初始值为0，最大值为5，信号量的名字为“SemphoreNamel”

HHandle=CreateSemaphore

2）打开信号量

OpenSemaphore<）用于打开一个信号量。

原型：

HANDLEOpenSemaphore<

DWORDdWDesiredAccess，//访问标志

BOOLbInheritHandle，//继承标志

LPCTSTRlpName//信号量名

）；

参数说明：

（1）dwDesiredAccess：

指出打开后要对信号量进行何种访问，如表2-3所示。

表2-3访问状态

访问

描述

SEMAPHOREALLACCESS

可以进行任何对信号量的访问

SEMAPHOREMODIFYSTATE

可使用ReleaseSemaphore<）修改信号量的值，使信号量成为可用状态

SYNCHRONIZE

使用等待函数

<2）bInheritHandle：

指出返回的信号量句柄是否可以继承。

<3）lpName：

给出信号量的名字。

返回值：

信号量打开成功，将返回该号量的句柄；如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError<）查询失败的原因。

kavU42VRUs

用法举例：

staticHANDLEhHandlel=NULL；

//打开一个名为“SemphoreNamel”的信号量，之后可使用ReleaseSemaphore<）函数增加信号量的值hHandlel=OpenSemaphore

3）增加信号量的值

ReleaseSemaphore<）用于增加信号量的值。

原型：

BOOLReleaseSemaphore<

HANDLEhSemaphore，//信号量对象句柄

LONGlReleaseCount，//信号量要增加数值

LPLONGlpPreviousCount//信号量要增加数值的地址

）；

参数说明：

（1）hSemaphore：

创建或打开信号量时给出的信号量对象句柄。

WindowsNT中建议要使用SEMAPHOREMODIFYSTATE访问属性打开该信号量。

M2ub6vSTnP

（2）IReleaseCount：

信号量要增加的数值。

该值必须大于0。

如果增加该值后，大于信号量创建时给出的lMaximumCount值，则增加操作失效，函数返回FALSE。

0YujCfmUCw

（3）LpPreviousCounte：

接收信号量值的一个32位的变量。

若不需要接收该值，可以指定为NULL。

eUts8ZQVRd

返回值：

如果成功，将返回一个非0值；如果失败，系统返回0，可以调用函数GetLastError<）查询失败的原因。

sQsAEJkW5T

用法举例：

staticHANDLEhHandlel=NULL。

BOOLrc。

Rc=ReleaseSemaphore（hHandlel,l,NULL>。

//给信号量的值加1

3、实验内容

完成主、子两个线程之间的同步，要求子线程先执行。

在主线程中使用系统调用GreateThread<）创建一个子线程。

主线程创建子线程后进入阻塞状态，直到子线程运行完毕后唤醒主线程。

GMsIasNXkA

4、实验要求

能正确使用等待对象WaitForSingleObject<）或WaitForMultipleObject<）及信号量对象CreateSemaphore<）、OpenSemaphore<）、ReleaseSemaphore<）等系统调用，进一步理解线程的同步。

TIrRGchYzg

5、实验指导

具体操作过程：

在Microsoft　VisualC++6.0环境下建立一个MFC支持的控制台工程文件，编写C程序，在程序中使用CreateSemaphore等待该信号量及使用ReleaseSemaphore<）释放该信号量，然后创建一个子线程，主线程创建子线程后调用WaitForSingleObject

子线程结束，调用ReleaseSemaphore

7EqZcWLZNX

6、实验总结

该实验完成了主、子线程的同步，主线程创建子线程后，主线程阻塞，让子线程先执行，等子线程执行完毕后，由子线程唤醒主线程。

lzq7IGf02E

7、实验展望

上面的程序完成了主、子两个线程执行先后顺序的同步关系，思考以下问题。

（1）如何实现多个线程的同步？

（2）若允许子线程执行多次后主线程再执行，又如何设置信号量的初值？

（3）

8、申明：

9、所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。

（1）