操作系统原理实验五.docx

1、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wait functions）函数包括等待一个对象WaitForSingleObject）和等待多个对象WaitForMultipleObject）两个API函数。b5E2RGbCAP1）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。Change ontification

2、:变化通知。Console input: 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。Waitable timer:定时器。原型：DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, / 对象句柄 DWORD dwMilliseconds / 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INFINI

3、TE，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WAIT ABANDONED等待的对象是一个互斥。 /等待对象的句柄为hHandlel，等待时间为10msDXDiTa9E3d2）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：DWORD WaitForMultipleObjectsDWORD nCount， /句柄数组中的句柄数CONST HANDLE

4、 * lpHandles， /指向对象句柄数组的指针BOOL fWaitAll， /等待类型DWORD dwMilliseconds /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MAXIMUM WAIT OBJECTS。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。jLBHrnAI

5、Lg（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WAIT OBJECT 0 toWAIT OBJECT 0nCount-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WAIT OBJECT 0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

6、时被唤醒，则取多个对象中最小的那个数组下标WAIT ABANDONED 0 toWAIT ABANDONED 0nCount-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WAIT ABANDONED 0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WAIT TIMEOUT超时且参数bWaitAll指定的条件不能满足2信号量对象Semaphore）信号量对象Semaphore）包括创建信号量CreateSemaphore）、打开信号量OpenSemaphore）及增加信

7、号量的值ReleaseSemaphore）API函数。LDAYtRyKfE1）创建信号量CreateSemaphore）用于创建一个信号量。原型：HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, /安全属性Zzz6ZB2LtkLONG lInitialCount， /信号量对象的初始值dvzfvkwMI1LONG lMaximumCount， /信号量的最大值rqyn14ZNXILPCTSTR lpName /信号量名EmxvxOtOco）；参数说明：1）lpSemaphoreAttributes：指定安全属

8、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

9、统返回NULL，可以调用函数GetLastError）查询失败的原因。6ewMyirQFL用法举例：Static HANDLE hHandlel= 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=CreateSemaphoreNULL，0，5，“SemphoreNamel”）；2）打开信号量OpenSemaphore）用于打开一个信号量。原型： HANDLE OpenSemaphoreDWORD dWDesiredAccess， /访问标志BOOL bInheritHandle， /继承标志LPCTSTR lpN

10、ame /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SEMAPHORE ALL ACCESS可以进行任何对信号量的访问SEMAPHORE MODIFY STATE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wait functions），等待信号量成为可用状态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

11、调用函数GetLastError）查询失败的原因。kavU42VRUs用法举例：static HANDLE hHandlel= 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= OpenSemaphoreSEMAPHORE MODIFY STATE，NULL，“SemphoreNamel”）；y6v3ALoS893）增加信号量的值 ReleaseSemaphore）用于增加信号量的值。原型：BOOL ReleaseSemaphoreHANDLE hSemaphore， /信号量对象句柄LONG l

12、ReleaseCount， /信号量要增加数值LPLONG lpPreviousCount /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。Windows NT中建议要使用SEMAPHORE MODIFY STATE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，

13、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。 /给信号量的值加13、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。GMsIasNXkA4、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

14、，进一步理解线程的同步。TIrRGchYzg5、实验指导具体操作过程：在MicrosoftVisual C+ 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CreateSemaphoreNULL，0，1，“SemaphoreNamel”）创建一个名为“SemaphoreNamel”的信号量，信号量的初始值为0，之后使用0penSemaphore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WaitForSingleObjecthHandlel，INFINITE），这里等待时间设置为INFINITE表示要一直等待下去，直到该信号量被唤醒为止。子线程结束，调用ReleaseSemaphorehHandlel，1，NULL）释放信号量，使信号量的值加1。7EqZcWLZNX6、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。lzq7IGf02E7、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）