操作系統(tǒng)哲學(xué)家問題實驗報告

1、實驗報告三實驗名稱：一、調(diào)試驗證“有限緩沖”經(jīng)典同步問題二、利用Java同步解決“哲學(xué)家進餐”問題日期：2015-115班級：13級計科 學(xué)號： 姓名： 一、實驗?zāi)康?. 了解信號量的使用2. 掌握正確使用同步機制的方法3. 實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者進程的互斥與同步4. 實現(xiàn)java同步解決“哲學(xué)家進餐”問題二、實驗內(nèi)容1. 調(diào)試驗證“有限緩沖”經(jīng)典同步問題2. 利用Java同步解決“哲學(xué)家進餐”問題三、項目要求與分析1. “有限緩沖”經(jīng)典同步問題（1）問題描述有一群生產(chǎn)者進程在生產(chǎn)產(chǎn)品，此產(chǎn)品提供給消費者去消費。為使生產(chǎn)者 和消費者進程能并發(fā)執(zhí)行，在它們之間設(shè)置一個具有n個緩沖池，生產(chǎn)者進程可將它所

2、生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖池中，消費者進程可從一個緩沖區(qū)取得一個 產(chǎn)品消費。（2）問題分析設(shè)兩個同步信號量:一個說明空緩沖區(qū)的數(shù)目，用 empty表示，初值為有界 緩沖區(qū)的大小N,另一個說明已用緩沖區(qū)的數(shù)目，用full表示，初值為0。由于 在執(zhí)行生產(chǎn)活動和消費活動中要對有界緩沖區(qū)進行操作。有界緩沖區(qū)是一個 臨界資源，必須互斥使用，所以另外還需要設(shè)置一個互斥信號量mutex，其初值為1。2. “哲學(xué)家進餐”問題（1）問題描述 假如所有的哲學(xué)家都同時拿起左側(cè)筷子，看到右側(cè)筷子不可用，又都放下左側(cè)筷子，等一會兒，又同時拿起左側(cè)筷子，如此這般，永遠重復(fù)。對于這種情況，即所有的程序都在無限制地運行，但是都無

3、法得到任何進展，即出現(xiàn)餓 死，所有的哲學(xué)家都吃不上飯。規(guī)定在拿起左側(cè)的筷子后，先檢查右面的筷子是否可用。如果不可用，則放 下左側(cè)的筷子，等一段時間后再重復(fù)整個過程。（ 2） 問題分析當(dāng)出現(xiàn)以下情形，在某一瞬間，所有的哲學(xué)家都同時啟用這個算法，拿起 左側(cè)的筷子，而看到右側(cè)筷子都不可用，又都放下左側(cè)筷子，等一會兒，又同 時拿起左側(cè)筷子如此永遠重復(fù)下去。對于這種情況，所有的程序都在運行， 但卻都無法取得進展，即出現(xiàn)餓死，所有的哲學(xué)家都吃不上飯。解決死鎖問題：為了避免死鎖，把哲學(xué)家分為三種狀態(tài)：思考，饑餓（等 待），進食，并且一次拿起兩只筷子，否則不拿。四、具體實現(xiàn)1. “有限緩沖”經(jīng)典同步問題 。（

4、 1） 具體實現(xiàn)代碼tart（）;（ 2） 運行結(jié)果五、所遇問題與解決方法1. 問題最初設(shè)想當(dāng)筷子可用是，先分配左邊的筷子，等待一會額再分配右邊的筷子， 由于這個算法過程中，會出現(xiàn)左邊的筷子一直被占用著得不到釋放，就有可能出現(xiàn) 死鎖的情況，該算法不可行。2. 解決僅當(dāng)一個哲學(xué)家左右的筷子都可用時，才允許他拿起筷子。這樣要么只有一次占用兩只筷子在吃面，然后釋放所有的資源；要么不占用資源。該算法可行。六、實驗總結(jié)1. “有限緩沖”經(jīng)典同步問題(1) 本次實驗是關(guān)于生產(chǎn)者與消費者之間互斥和同步的問題。問題的是指是P、V操 作，實驗設(shè)一個共享緩沖區(qū)，生產(chǎn)者和消費者互斥的使用，當(dāng)一個線程使用緩 沖區(qū)的時

5、候，另一個讓其等待直到前一個線程釋放緩沖區(qū)為止。(2) 實驗中包含的知識點很多，包括臨界區(qū)資源共享問題、信號量定義、PV操作流 程、進程間的通信方式(消息傳遞和共享內(nèi)存)、進程同步和互斥、信號量機 制解決進程之間的同步與互斥問題等等。(3) 通過本實驗設(shè)計，我們對操作系統(tǒng)的P、V進一步的認(rèn)識，深入的了解 P、V操 作的實質(zhì)和其重要性。課本的理論知識進一步闡述了現(xiàn)實中的實際問題。2. 哲學(xué)家進餐問題( 1) 程序分為四大模塊， 一步步解決了哲學(xué)家狀態(tài)及狀態(tài)改變的問題， 筷子的“閑”、 “用 ”問題；實現(xiàn)了哲學(xué)家等待、吃飯、思考三個過程的轉(zhuǎn)換循環(huán)，并且避免 了死鎖問題；讓臨間資源得到了充分的利用。( 2) 這次實驗讓我學(xué)會分模塊