实验七 线程的同步与互斥

《操作系统》 实验七 学号： 姓名： 实验七 线程的同步与互斥

一.实验目的：线程是现代操作系统中的重要概念之一。引入线程后，操作系统分配资源还是以进程为单位，但处理机却不再以进程，而是以线程为单位进行分配。

引入线程后，不但能有效提高系统中程序的并发道数，而且还能减少系统并发操作带来的切换开销。我们知道，为了对并发的线程（进程）进行同步与互斥，各种操作系统都相继添加了对互斥体、信号量机制的支持。

通过该实验，体会线程的同步与互斥，并进一步理解临界资源的互斥访问、信号量的使用方法等，从而体会操作系统对线程（进程）的同步、互斥的处理能力。 二.实验要求：在老师的指导下完成实验。

要求写出实验的具体步骤，给出实验结果，解释实验中出现的现象。 三．实验题目：

1.建立两个飞机售票点，用线程shop1和shop2表示它们。Shop1、shop2各自进行自己的售票活动（即它们的售票活动是并发的）。

假如一趟班机有座位200个，所能售的飞机票标号应为200，199，198，……，1。 在该实验中，先让两个售票点各自不加控制地进行独立售票，则可能会发生与实际不相符的混乱情况，甚至还可能售出标号为0的票。

请在Visual C++下用代码实现该实验，想一想，得出这样的实验结果是为什么？ 程序代码如下： #include #include DWORD WINAPI Shop1(); DWORD WINAPI Shop2();

int tickets=200;//有200张飞机票待售 int main(){

//开启两个线程开始售票 HANDLE

hThread1=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Shop1,NULL,0,NULL); HANDLE

hThread2=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Shop2,NULL,0,NULL); Sleep(10000);

CloseHandle(hThread1); CloseHandle(hThread2); Sleep(1000); return 0; }

//定义售票点1

DWORD WINAPI Shop1(){ while(1){

if(tickets>0){ Sleep(1);

printf(\ tickets--;

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《操作系统》 实验七 学号： 姓名： } else

return 0; } }

//定义售票点2

DWORD WINAPI Shop2(){ while(1){

if(tickets>0){ Sleep(1);

printf(\ tickets--; } else

return 0; } }

实验结果如下：

实验现象分析：为了完成售票任务建立了两个售票点作为进程，线程售票点1开启售某一张固定的票时，由于并发控制，售票点2也会检测到该张票，导致两个售票点卖出了同一张票，这在实际操作中是不应该发生的问题，由此引发了第二种方案，对其采用临界区加以控制

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《操作系统》 实验七 学号： 姓名： 2.针对上面两个售票点shop1、shop2的售票活动，我们通过一个临界区加以控制，使得售出的票不会有不符合实际的票号出现。

建立两个飞机售票点，两个售票点并发卖票，但在卖票中加以控制（采用临界区） 程序代码如下： #include #include DWORD WINAPI Shop1(); DWORD WINAPI Shop2();

int tickets=200; //有200张飞机票待售

CRITICAL_SECTION g_cs;//声明一个临界区类的对象g_cs int main(){

InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化临界区对象，然后开启两个线程开始售票 HANDLE

hThread1=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Shop1,NULL,0,NULL); HANDLE

hThread2=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Shop2,NULL,0,NULL); //延时10000毫秒，然后再退出 Sleep(10000);

CloseHandle(hThread1);

CloseHandle(hThread2);//退出两个售票进程，然后终止主线程 Sleep(1000);

DeleteCriticalSection(&g_cs);//使用完临界区对象之后，要将其销毁 return 0; }

//定义售票点1

DWORD WINAPI Shop1(){ while(1){

EnterCriticalSection(&g_cs);//每次卖票前都要先进入临界区 if(tickets>0){ Sleep(1);

printf(\ tickets--;

LeaveCriticalSection(&g_cs);//每次卖票后都要退出临界区 } else{

LeaveCriticalSection(&g_cs); //每次卖票后都要退出临界区 } } }

//定义售票点2

DWORD WINAPI Shop2(){ while(1){

EnterCriticalSection(&g_cs); //每次卖票前都要先进入临界区 if(tickets>0){

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《操作系统》 实验七 学号： 姓名： Sleep(1);

printf(\ tickets--;

LeaveCriticalSection(&g_cs); //每次卖票后都要退出临界区 } else{

LeaveCriticalSection(&g_cs); //每次卖票后都要退出临界区 } } }

实验结果如下：

实验结果分析：由于实验一的不正常售票，实验二采用临界区进行管理，相当于给每个要进入临界区的进程进行加锁和解锁操作（初始状态是打开的）。实验模拟过程是当有进程正在运行中时，即锁未开时，则必须等待，直至锁被打开；反之，当锁是打开时，则应该立即拔起锁上，以阻止其他进程进入临界区。保证了对锁的测试和关锁操作的连续性和完整性，有效地保证了两个进程的互斥。

四.实验小结 通过本次实验，了解进程同步和互斥的两种形式，使并发执行的进程之间能够按照一定的规则共享系统资源，并对临界资源的互斥访问进行学习和掌握其管理的规则，在实验二中采用的就是临界资源的互斥访问从而避免了出现卖重复票和卖不存在的0票的现象，从来完善整个系统，从而体会操作系统对进程的同步和互斥的处理能力。这次实验的练习，使得我更加感性的理解和掌握同步和互斥问题以及临界资源的互斥访问，受益匪浅。

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五．评阅成绩 实验预习0% 实验过程40% 实验结果30% 实验报告30% 总成绩

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