操作系統(tǒng)哲學家就餐問題實驗報告

1、實驗?zāi)康模?）、掌握基本的同步互斥算法，理解哲學家就餐模型。2）、了解windows2000/XP中多線程的并發(fā)執(zhí)行機制，線程間的同步和互斥。（3）、學習使用windows2000/XP中基本的同步對象，掌握相應(yīng)的 API。2、實驗要求有五個哲學家共用一張放有五把椅子的餐桌，每人坐在一把椅子上，桌子上有五個碗和五只筷子，每人兩邊各放一只筷子。哲學家們是交替思考和進餐，饑餓時便試圖取其左右最靠近他的筷子。條件：(1)、只有拿到兩只筷子時，哲學家才能吃飯。(2)、如果筷子已被別人拿走，則必須等別人吃完之后才能拿到筷子。(3)、任意一個哲學家在自己未拿到兩只筷子吃飯前，不會放下手中拿到的筷子。3、實驗環(huán)境硬件：CPU：AMDQL64內(nèi)存：2GB顯卡：ATI4570硬盤：日立250G軟件：Windows2000/XP。開發(fā)工具：VC++4、實驗內(nèi)容1）實現(xiàn)原理1、利用記錄型信號量解決哲學家進餐問題；2、臨界區(qū)互斥編程原理。）程序結(jié)構(gòu)（流程圖）開始定義信號量 tools[5]定義哲學家類對象 P1-P5哲學家的狀態(tài)發(fā)生改變；();();();();()輸出當前狀態(tài)否停止程序結(jié)束圖1.主程序模塊流程圖開始哲學家處于的是 放下左右 否哲學家處于思考狀態(tài)否哲學家處于等待狀態(tài)為思考 是 狀 態(tài) 改 為 等 待是左右手筷子均空閑是拿起左右手筷子狀 態(tài) 改 為 就 餐結(jié)束圖2.狀態(tài)改變模塊流程圖圖3.返回哲學家狀態(tài)流程圖圖4返回餐具狀態(tài)模塊流程圖3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）、定義一個哲學家類，包含兩個私有對象和四個公有對象。（2）、定義函數(shù)：Number對象：哲學家的編號；Status對象：保存當前該哲學家的狀態(tài)， 0表示等待，1表示吃飯，2表示思考；Philosopher(int num)方法：哲學家類構(gòu)造函數(shù)，參數(shù) num表示哲學家編號；find()const 方法：返回該哲學家編號；getinfo()const 方法：返回哲學家當前狀態(tài)；Change()方法：根據(jù)題目要求改變哲學家的狀態(tài)（等待 ->進餐->思考）另外，程序中包含一個公有對象，bool類型數(shù)組tools[6]，用來保存6把餐具當前狀態(tài)：true表示該餐具當前空閑，false表示該餐具當前正被使用。程序中還包含兩個公有函數(shù)：print 和toolstatus 。Print 用來返回一個哲學家的狀態(tài)，toolstatus 用來返回一個餐具的狀態(tài)。4）實現(xiàn)步驟1）打開VC，選擇菜單項File->New，選擇Projects 選項卡并建立一個名為 xwj的win32consoleapplication工程，創(chuàng)建時注意指定創(chuàng)建該工程的目錄；（2）在工程中創(chuàng)建源文件：選擇菜單項 Project->Addtoproject->Files, 此時將打開一個新窗口，在其中的“文件名”輸入欄中輸入自己想要創(chuàng)建的文件名，這里是；接著詢問是否創(chuàng)建新文件時回答“yes”。通過Workspace->SourceFiles打開該文件，在其中編輯源文件并保存；3）通過調(diào)用菜單項Build->Rebuildall進行編譯連接，可以在指定的工程目錄下得到debug->程序。5、實驗測試及分析：圖5.測試結(jié)果1圖6.測試結(jié)果2圖7.測試結(jié)果3圖8.測試結(jié)果45、結(jié)果分析：1）、程序分為四大模塊，一步步解決了哲學家狀態(tài)及狀態(tài)改變的問題，筷子的“閑”、“用”問題；2）、實現(xiàn)了哲學家等待、吃飯、思考三個過程的轉(zhuǎn)換循環(huán)，并且避免了死鎖問題；3）、讓臨界資源得到了充分的利用。6、實驗心得體會1）、這次實驗加強了我上網(wǎng)查數(shù)檢索問題的能力；2）、這次實驗讓我學會分模塊解決問題，怎樣運用互斥鎖對臨界資源進行管理；3）、這次實驗，發(fā)現(xiàn)自己在編程上及一些函數(shù)的認識仍存在較大的問題，以后應(yīng)該多多實踐，提高自己的反應(yīng)速度，加強邏輯思維能力。附錄：源代碼#include<>#include<>#include<string>#include<iostream>#include<>usingnamespacestd;booltools[5];// 全局變量，用餐工具CRITICAL_SECTIONcs;//信號量, 在線程中使用，臨界區(qū)classPhilosopher{private:intnumber;intstatus; /* 標記當前哲學家的狀態(tài) ,0表示正在等待(即處于饑餓狀態(tài)),1表示得到兩支筷子正在吃飯,2表示正在思考*/public:Philosopher(intnum=0):status(2),number(num) {}constintfind(){returnnumber;}constintgetinfo(){returnstatus;}voidChange();// 狀態(tài)改變函數(shù)voiddead_lock();};/////////voidPhilosopher::dead_lock(){EnterCriticalSection(&cs);//strings;if(status==1){

進入臨界區(qū)tools[number%5]=true;tools[(number-1)%5]=true;status=2;}elseif(status==2){status=0;//tools[(number-1)%5]=false;//tools[(number-1)%5]=true;}elseif(status==0){tools[number%5]=false;tools[(number-1)%5]=false;status=1;}LeaveCriticalSection(&cs);cout<<"*********";}/////////voidPhilosopher::Change(){EnterCriticalSection(&cs);// 進入臨界區(qū)if(status==1)//{

正在進餐tools[number%5]=true;//

放下左手工具tools[(number-1)%5]=true;//

放下右手工具status=2; //}

改變狀態(tài)為思考elseif(status==2)//{

思考中status=0; //}

改變狀態(tài)為等待elseif(status==0)//{

等待中if(tools[number%5]&&tools[(number-1)%5]) //

左右手兩邊工具均為空閑狀態(tài){tools[number%5]=false;//

拿起左手工具tools[(number-1)%5]=false;//status=1;}}LeaveCriticalSection(&cs);}stringprint(Philosopher*pA){//pA->Change();inti=pA->getinfo();stringstr;

拿起右手工具if(i==0)str=" 等待";elseif(i==1)str=" 就餐";elsestr=" 思考";returnstr;}stringtoolstatus(boola){stringstate;if(a==true)state=" 閑";if(a==false)state=" 用";returnstate;}intmain(){charcon='y';// 判斷是否繼續(xù)//con='n';for(inti=0;i<5;i++)tools[i]=true;// 筷子都未使用，初始化PhilosopherP1(1),P2(2),P3(3),P4(4),P5(5);InitializeCriticalSection(&cs);//

初始化初始化臨界區(qū)cout<<"-----------------------

狀 態(tài) 說

明 示 意

圖 ：-----------------------"<<endl;cout<<"

"<<"

哲學家

1號的狀態(tài)"<<"

"<<endl;cout<<"筷子0的狀態(tài)"<<""<<"筷子1的狀態(tài)"<<endl;cout<<"哲學家5號的狀態(tài)"<<""<<"哲學家2號的狀態(tài)"<<endl;cout<<"筷子4的狀態(tài)"<<""<<"筷子2的狀態(tài)"<<endl;cout<<"哲學家4號的狀態(tài)"<<""<<"哲學家3號的狀態(tài)"<<endl;cout<<""<<"筷子3的狀態(tài)"<<endl;//cout<<""<<"哲學家3號的狀態(tài)"<<""<<endl;cout<<"筷子的狀態(tài)，用表示使用中，閑表示空閑中。 "<<endl;cout<<"--------------------------------------------------------------"<<endl;//cout<<" 哲學家們開始生活："<<endl;//cout<<" 當前狀態(tài)：";cout<<endl;//cin>>con;while(con=='y'){();();();();();cout<<"當前狀態(tài)為："<<endl;cout<<" "<<()<<print(&P1)<<" "<<endl;cout<<" "<<toolstatus(tools[0])<<""<<toolstatus(tools[1])<<endl;cout<<""<<()<<print(&P5)<<" "<<()<<print(&P2)<<endl;cout<<" "<<toolstatus(tools[4])<<""<<toolstatus(tools[2])<<endl;cout<<" "<<()<<print(&P4)<<" "<<()<<print(&P3)<<endl;cout<<" "<<toolstatus(tools[3])<<endl;cout<<"--------------------------"<<endl;cout<<"若要繼續(xù)下一狀態(tài)，輸入 y；輸入n進入死鎖；輸入其他，結(jié)束程序：";cin>>con;Sleep(20);}while(con=='n'){();();();();();cout<<"死鎖情況"<<endl;cout<<" "<<()<<print(&P1)<<" "<<endl;cout<<" "<<toolstatus(tools[0])<<""<<toolstatus(tools[1])<<endl;cout<<""<<()<<print(&P5)<<" "<<()<<print(&P2)<<endl;cout<<" "<<toolstatus(tools[4])<<""<<toolstatus(to