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实验二 生产者和消费者的问题
1． 实验目的
（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。 （2）进一步认识并发执行的实质。
（3）验证用信号量机制实现进程互斥的方法。 （4）验证用信号机制实现进程同步的方法。 2．实验预备内容
（1）阅读课本有关进程管理以及进程同步的有关章节，对临界区和临界资源概念要清晰，充分理解信号信号量机制。
（2）阅读几种经典进程同步问题的算法并理解。熟练掌握生产者—消费者的算法思想。 3．实验环境
（1）一台运行Windows XP操作系统的计算机。
（2）选用以C、C++、visual c++、Java等任何一种语言。建议采用Java 4．实验时间：4个机时。 5．实验内容
问题描述：考虑有一些生产者和消费者进程，生产者进程生产信息并把它们放入缓冲池中，消费者从缓冲池中取走信息。生产者—消费者问题是相互合作的进程关系的一种抽象，如在输入时，输入进程是生产者，计算进程是消费者；而在输出时，则计算进程是生产者，打印进程是消费者。请使用信号量机制来解决生产者—消费者问题。
缓冲区
互斥关系：
（I）设缓冲池有n个单元。
（II）当n个单元装满时，生产者必须等待。 （III）当缓冲池空时，消费者必须等待。 6．参考算法
import javax.swing.JTextArea; /* * 定义临界资源：缓冲队列 * */
public class Buffers { JTextArea ta; static final int productBufferNum = 10; //缓冲单元数
ProductBuffer pBuffer[] = new ProductBuffer[productBufferNum]; //缓冲队列
int in = 0; //缓冲单元指针，用于放产品
get() int out = 0; //缓冲单元指针，用于取产品put() int consumeProductNo; //记录消费产品的编号
int usedBufferNum = 0; //记录缓冲队列已使用的缓冲单元个数 public Buffers(JTextArea ta){ this.ta = ta; //初始化
for(int j=0; j for(int i=0; i pBuffer[out].product = 0; //清空缓冲单元 pBuffer[out].hasProduct = false; //置\无产品\标识 usedBufferNum--; //输出本次取产品后缓冲队列的情况 ta.append(\消费者\将产品\从缓冲单元\取出，缓冲队列状态如下：\\n\printBuffer(); out=(out+1)%productBufferNum; //更新指针 //唤醒等待线程 super.notify(); } //放产品 public synchronized void put(int productNo, int id){ //缓冲队列满则等待 if(usedBufferNum == productBufferNum){ try{ super.wait(); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } pBuffer[in].product = productNo; //放产品 pBuffer[in].hasProduct = true; //置“有产品”标识 usedBufferNum++; ///输出本次放入产品后，缓冲队列的情况 ta.append(\生产者\将产品\放入缓冲单元\，缓冲队列状态如下：\\n\ printBuffer(); in=(in+1)%productBufferNum; //更新指针 //唤醒等待线程 super.notify(); } //打印缓冲队列当前情况 private void printBuffer(){ ta.append(\缓冲单元编号 产品编号 缓冲单元状态\\n\ for(int i=0; i import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JPanel; import javax.swing.JScrollPane; import javax.swing.JTextArea; /* * 生产者消费者问题实现（可以有多个生产者消费者） * */ public class ProducerConsumerMain implements ActionListener{ bo olean isRun = true; //用于控制线程结束 JTextArea ta = new JTextArea(); Buffers buffers = new Buffers(ta); //缓冲队列 static final int producerNum = 8; //生产者个数 static final int consumerNum = 2; //消费者个数 ProducerThread proThread[] = new ProducerThread[producerNum]; ConsumerThread conThread[] = new ConsumerThread[consumerNum]; Thread producer[] = new Thread[producerNum]; Thread consumer[] = new Thread[consumerNum]; public ProducerConsumerMain(){ createUI(); //创建界面 //创建多个生产者和消费者线程并开始执行 for(int i=0; i public void createUI() { JFrame frame = new JFrame(\生产者消费者\ane scrPane = new JScrollPane(ta); panel.add(scrPane, BorderLayout.CENTER); JButton button = new JButton(\停止\ayout.SOUTH); frame.add(panel); frame.setVisible(true); frame.setSize(1000,500); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); } //按钮响应事件 public void actionPerformed(ActionEvent e){ isRun = false; //控制线程结束 System.out.println(\停止\ public static void main(String args[]){ ProducerConsumerMain producerConsumer = new ProducerConsumerMain(); } //定义生产者线程 class ProducerThread implements Runnable { int productNo = 0; //产品编号 int id; //生产者ID public ProducerThread(int id){ this.id = id; } public void run(){ while(isRun){ productNo++; //生产产品 buffers.put(productNo, id); //将产品放入缓冲队列 try{ Thread.sleep(100); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } } } //定义消费者线程 class ConsumerThread implements Runnable { int id; //消费者 ID public ConsumerThread(int id){ this.id = id; } public void run(){ while(isRun){ buffers.get(id); //从缓冲队列中取出产品 try{ Thread.sleep(100); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } } } } /* 一个缓冲单元 */ public class ProductBuffer { int product; //存放产品编号 boolean hasProduct; //标识该缓冲区是否有产品，true有产品，false无产品 } 7．实验要求 在程序编制中，应有数据显示，最好采用图形界面显示。生产者和消费者的进程采用程序模拟的方法运行。