生产者与消费者算法实现Word格式文档下载.docx

1、参数（1）系统作业或进程的数目；（2）系统资源的种类和数目；（3）系统作业或进程的对每类资源的最大需求数目；（4）系统作业或进程已分配的资源数目。要求（1）检查系统安全状态：根据系统作业或进程的对每类资源的最大需求数目、已分配的资源数目等计算是否存在安全序列。（2）检查系统是否可以继续某个进程资源分配请求。工作量 要求设计说明书的字数在3000字以上。划2012.11.25-11.26 根据课程设计的要求，查找相关资料，完成需求分析；2012.11.26-11.27 进行系统的概要设计；2012.11.27-11.28 进行系统的详细设计和源代码的书写；2013.11.29-11.30 对系统

2、进行调试分析，写出课程设计报告。考资料1 Cay S.Horstmann,Gary Cornell编著.JAVA核心技术 卷 I.北京：机械工业出版社,2008.2 郑莉编著.Java语言程序设计（第二版）.北京：清华大学出版社,2011.3 吕国英等编著.算法设计与分析.北京：清华大学出版社，2009.4 马小军等编.软件工程项目案例与实践指导. 北京：清华大学出版社，2013.5 汤子瀛等编著. 计算机操作系统.西安：西安电子科技大学出版社,2011.指导教师签字教研室主任签字2012年xx月xx日指导教师评语：成绩： 年 月 日xxxx大学课程设计（论文）成绩评定表1.问题描述1.1目的

3、掌握信号的使用方法和P、V操作的定义，掌握使用P、V操作实现进程之间同步与互斥的方法，加深对进程同步互斥概念的理解。1.2设计要求设计一程序，由一个进程创建三个子进程，三个子进程一个是生产者进程，两个是消费者进程，且要求： 父子进程都使用父进程创建的共享存储区进行通信，由生产者进程将一个数组中的十个数值发送到由5个缓冲区组成的共享内存中； 两个消费者进程轮流接收并输出这十个数值，同时将两个消费者进程读出的数值进行累加求各和。 考虑生产者进程生产的速度和消费者进程速度。2.需求分析生产者-消费者问题是一个著名的进程同步问题。既然有进程间的同步，也就必将涉及到进程之间的互斥与通信问题，对于这个问题

4、的解决有着很强的现实意义。它的现实意义在于可以类比到计算机中对于临界资源的互斥共享。生产者与消费者就好比是对计算机临界资源访问的程序或用户，而临界资源如打印机、磁带机等设备。3.概要设计3.1程序流程图说明：图3.1 程序流程图所示，首先生产者与消费者线程创建，便就去访问缓冲区。对于生产者若缓冲区没有被其他线程访问，且缓冲区未满则生产数据存放到缓冲区，若其中有一条件没有满足则生产者线程进入阻塞状态。而对于消费者同样也需要缓冲区没有被其他线程访问，但同时要求缓冲区未空才能从缓冲区取数据，若其中有一个条件为满足则同样进入阻塞状态。图3.1 程序流程图4.详细设计4.1程序框架4.1.1生产者与消费

5、者的父类public class SuperThread extends JPanel /定义缓冲区的读写锁 private Lock bufferLock; / 共享缓冲区 public static IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate（5）; /生产者数组 public int array = 1,5,6,9,8,11,13,10,7,3; /生产者执行的次数 public static int count = 0; /两个生产者取出数据的累加 public static int consumerSum = 0; /记录消费者取数次数 public

6、static int consumerCount = 0; /存放从缓冲区中取得的数据 private static int consumerData; /定义线程名 public String nameString;/线程互斥信号，值为 0 表示生产者进程，值为 1 表示消费者进程public static int mutex = 0; /* 构造函数 */ public SuperThread（String name）/主要完成一些变量的初始化 /* 获得线程名 */ public String getNameString（） return nameString; /* 设置线程名 */

7、public void setNameString（String nameString） this.nameString = nameString; /* 获得互斥信号 */ public static int getMutex（） return mutex; /* 设置互斥信号 */ public static void setMutex（int mutex） SuperThread.mutex = mutex; /* 判断是否有线程访问缓冲区，没有则对线程进行加锁 */ public boolean wait（int mutex） if （mutex = 1） return false;

8、else return true; /* 释放进程操作完成信号，其实本质就是修改mutex的信号值 */ public static void signal（） mutex = 0; /* 判断缓冲区是否为空 */ public boolean isBufferEmpty（） /根据缓冲区中是否有0存在来判断是否为空/若0的个数为5则为空，反之则不为空 /* 判断缓冲区是否为满 */ public boolean isBufferFull（）/若0的个数为0则为满，反之则不满 /* 消费数，即在缓冲区中取数 */ public void consume（） if （wait（mutex） &

9、!isBufferEmpty（） /判断是否访问缓冲区 /加锁 bufferLock.lock（）; try /设置互斥信号 /从缓冲区取数 /将取数后的缓冲区置0/释放互斥信号 finally/解锁 bufferLock.unlock（）; /* 消费者取得缓冲区数据*/ public int getBufferData（int index） /完成取数操作 return data; /* 生产数，即向缓冲区中存数*/ public void produce（）isBufferFull（） /判断是否访问缓冲区/加锁 try/设置互斥信号 /向缓冲区存数/* 生产者向公共缓冲区放数据*/ p

10、ublic void putBufferData（int index） /完成想缓冲区存数操作4.1.2 生产者类public class Producer extends SuperThread implements Runnable/ 生产者休眠时间 private int producerDelay; /* 生产者构造函数 */ public Producer（String name） super（name）; /* 获得生产者休眠时间 */ public int getProducerDelay（） return producerDelay; /* 设置生产者休眠时间*/ public

11、 void setProducerDelay（int producerDelay） this.producerDelay = producerDelay; /* 线程中的run函数，线程启动时默认调用的函数*/ Override public void run（） /线程启动后向缓冲区存数操作4.1.3 消费者类public class Consumer extends SuperThread implements Runnable /* 消费者休眠时间 */ private int consumerDelay; /* 消费者构造函数 */ public Consumer（String nam

12、e） /* 获得消费者休眠时间 */ public int getConsumerDelay（） return consumerDelay; /* 设置消费者休眠时间 */ public void setConsumerDelay（int consumerDelay） this.consumerDelay = consumerDelay; /* 线程中的run函数，线程启动时默认调用的函数 */ public void run（） while （true） /线程启动后向缓冲区取数操作4.1.4 主程序入口 主函数 main（String args） /生产者与消费者对象定义producer、

13、consumer1、consumer2 /设置休眠参数,如1000、2000、2500/创建线程producerThread、consumer1Thread、consumer2Thread /启动线程producerThread.start（）、consumer1Thread.start（）、/consumer2Thread.start（）;4.2基本算法分析4.2.1 wait（mutex）与signal（）数值信号数值信号wait（mutex）主要是通过整型值mutex的设置来表示缓冲区是否已被访问，具体过程为：当有线程需要访问缓冲区时，先确定wait（mutex）信号值，若mutex的值

14、为1则wait（mutex）为真，便可进行下一步操作，若mutex的值为0则wait（mutex）为不为真，该线程阻塞。当线程完成对缓冲区的访问后需要调用signal（）信号对信号值mutex进行释放，释放后mutex的值为1，以便其他线程能够访问缓冲区。wait（mutex）与signal（）的主要代码如下：public boolean wait（int mutex）/wait（mutex）信号public static void signal（）/signal（）信号4.2.2 isBufferEmpty（）与isBufferFull（）信号对于以上所述的wait（mutex）信号还不足以

15、控制线程之间的同步与互斥，还必须使用到isBufferEmpty（）与isBufferFull（）两个信号。对于生产者要用到信号isBufferFull（）来判断缓冲区是否为满，当wait（mutex）型号值为真且isBufferFull（）信号值不为真时，生产者线程才能对缓冲区进行存数操作，否则就阻塞等待机会。而对于消费者同样也要用到辅助信号isBufferEmpty（）来判断缓冲区是否为空，只有缓冲区不为空且wait（mutex）为真是，消费者才能对缓冲区进行取数操作。isBufferEmpty（）与isBufferFull（）的主要代码如下：public boolean isBuffer

16、Empty（）/判断缓冲区是否为空 int count = 0; for （int i = 0; i buffer.capacity（）; i+） if （buffer.get（i） = 0） /根据缓冲区中的0的个数来判断，若缓/区0的个数为5（缓冲区容量为5），则为空 /反之不为空 count +; if （count = 5） public boolean isBufferFull（）/判断缓冲区是否为满 if （buffer.get（i） != 0） /根据缓冲区中不为0的个数来判断，若缓/区不为0的个数小于5（缓冲区容量为5）， /则不为满，反之为满 if （count 0）/缓冲区为满的情况 index = 5; consumerData = getBufferData（index-1）;/取数据 consumerCount +; if （consumerCount = 2 ） consumerSum = consumerSum + consumerData;/计算两次取数 /之和 if （consumerCount = 2） System.out.println（消费者取数之和为：+consumerSum）; consumerSum = 0;