多线程操作的几个例子

信号量 信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。 一. 信号量的概念 1． 信号量的类型定义 每个信号量至少须记录两个信息：信号量的值和等待该信号量的进程队列。它的类型定义如下：（用类PASCAL语言表述） semaphore = record value: integer; queue: ^PCB; end; 其中PCB是进程控制块，是操作系统为每个进程建立的数据结构。s.value>=0时，s.queue为空； s.value<0时，s.value的绝对值为s.queue中等待进程的个数； 返回 -------------------------------------------------------------------------------- 2． PV原语 对一个信号量变量可以进行两种原语操作：p操作和v操作，定义如下： procedure p(var s:samephore); { s.value=s.value-1; if (s.value<0) asleep(s.queue); } procedure v(var s:samephore); { s.value=s.value+1; if (s.value<=0) wakeup(s.queue); } 其中用到两个标准过程： asleep(s.queue);执行此操作的进程的PCB进入s.queue尾部，进程变成等待状态 wakeup(s.queue);将s.queue头进程唤醒插入就绪队列s.value初值为1时，可以用来实现进程的互斥。p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。如果将信号量看作共享变量，则pv操作为其临界区，多个进程不能同时执行，一般用硬件方法保证。一个信号量只能置一次初值，以后只能对之进行p操作或v操作。由此也可以看到，信号量机制必须有公共内存，不能用于分布式操作系统，这是它最大的弱点。问题描述： 一个仓库可以存放K件物品。 生产者每生产一件产品，将产品放入仓库，仓库满了就停止生产。 消费者每次从仓库中去一件物品，然后进行消费，仓库空时就停止消费。解答： 进程：Producer - 生产者进程，Consumer - 消费者进程 共有的数据结构： buffer: array [0..k-1] of integer; in,out: 0..k-1; — in记录第一个空缓冲区，out记录第一个不空的缓冲区 s1,s2,mutex: semaphore; — s1控制缓冲区不满,s2控制缓冲区不空,mutex保护临界区； 初始化s1=k,s2=0,mutex=1 producer（生产者进程）： Item_Type item; { while (true) { produce(&item); p(s1); p(mutex); buffer[in]:=item; in:=(in+1) mod k; v(mutex); v(s2); } } consumer（消费者进程）： Item_Type item; { while (true) { p(s2); p(mutex); item:=buffer[out]; out:=(out+1) mod k; v(mutex); v(s1); consume(&item); } } 问题描述： 一些读者和一些写者对同一个黑板进行读写。 多个读者可同时读黑板，但一个时刻只能有一个写者， 读者写者不能同时使用黑板。 对使用黑板优先级的不同规定使读者-写者问题又可分为几类。 第一类问题规定读者优先级较高，仅当无读者时允许写者使用黑板。 readercount = 0; mutex = 1;//critical resource r_w //read or write reader() { while(1) { p(mutex) readercount++; if(readercount == 1)p(r_w);//wake up read v(mutex) readdata; p(mutex) readrcount--; if(readercout == 0)v(r_w);//wake up write v(mutex) } } writer() { while(1) { p(r_w); writedata; v(r_w); } } 3． 哲学家问题 问题描述： 一个房间内有5个哲学家，他们的生活就是思考和进食。 房间里有一张圆桌，中间放着一盘通心粉（假定通心粉无限多）。 桌子周围放有五把椅子，分别属于五位哲学家每两位哲学家之间有一把叉子，哲学家进食时必须同时使用左右两把叉子。

#include <windows.h>

#include <PROCESS.H>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

#include <iostream>

using namespace std;

// Mutex for printing

HANDLE mutex;

DWORD WINAPI philosoper( void* lpParameter // thread data);

int main(int argc, char* argv[])

{

int i

int nThreadCount = 5;

HANDLE* threads = new HANDLE[nThreadCount]; // 线程句柄，对线程进行状态的控制时用到

DWORD* idThreads = new DWORD[nThreadCount]; // 线程id，给线程发消息时用到

mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);

for (i = 0; i < nThreadCount; i++)

{

semph[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);

threads[i] = CreateThread( NULL, 0, philosoper, (LPVOID*)&i, CREATE_SUSPENDED, &idThreads[i]); // 创建线程 }

for (i = 0; i < nThreadCount; i++) // 由于生成的是CREATE_SUSPENDED的线程，所以这里开始让线程开始运行 {

ResumeThread(threads[i]);

Sleep(0);

}

WaitForMultipleObjects(nThreadCount, threads, TRUE, 2000); // 等待线程运行结束

for (i = 0; i < nThreadCount; i++)

CloseHandle(threads[i]); // 销毁线程

delete [] threads;

delete [] idThreads;

// }

return 0;

}

int istate[5];

void Test(int i)

{ if (istate[i] == HUNGRY && istate[(i+1)%5] != DINING && istate[(i+4)%5] != DINING)

{ istate[i] = DINING;

ReleaseSemaphore(semph[i], 1, 0);

}}

DWORD WINAPI philosoper( void* lpParameter // thread data){

int i = *(int*)(lpParameter);

istate[i] = THINKING;

while (1) {

WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

istate[i] = HUNGRY;

Test(i);

ReleaseMutex(mutex);

WaitForSingleObject(semph[i], INFINITE);

WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

cout << "philosopher " << i << "use " <<(i+1)%5 <<" & "<<(i+4)%5<<endl;

ReleaseMutex(mutex);

WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

istate[i] = THINKING;

Test((i+1)%5);

Test((i+4)%5);

ReleaseMutex(mutex); Sleep(100);

}}