windows多线程(九) PV原语分析同步问题
一、PV原语介绍
PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题。其核心就是一段不可分割不可中断的程序。
信号量的概念1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出,其基本思路是用一种新的变量类型(semaphore)来记录当前可用资源的数量。有两种实现方式:1)semaphore的取值必须大于或等于0。0表示当前已没有空闲资源,而正数表示当前空闲资源的数量;2) semaphore的取值可正可负,负数的绝对值表示正在等待进入临界区的进程个数。
信号量是由操作系统来维护的,用户进程只能通过初始化和两个标准原语(P、V原语)来访问。初始化可指定一个非负整数,即空闲资源总数。
二、PV原语原理
PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语也叫原子操作Atomic Operation,是不可中断的过程),对信号量(注意不要和Windows中的信号量机制相混淆)进行操作,具体定义如下:
PV操作对于每一个进程来说,都只能进行一次,而且必须成对使用。在PV原语执行期间不允许有中断的发生。
P(S):
①将信号量S的值减1,即S=S-1;
②如果S>=0,则该进程继续执行;否则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中,然后转进程调度。
V(S):
①将信号量S的值加1,即S=S+1;
②该进程继续执行;如果该信号的等待队列中有等待进程就唤醒一等待进程。
具体PV原语对信号量的操作可以分为三种情况:
把信号量视为一个加锁标志位,实现对一个共享变量的互斥访问。实现过程如下:
P(mutex); // mutex的初始值为1 访问该共享数据;
V(mutex);
非临界区把信号量视为是某种类型的共享资源的剩余个数,实现对一类共享资源的访问。实现过程如下:
P(resource); // resource的初始值为该资源的个数N 使用该资源;
V(resource);
非临界区把信号量作为进程间的同步工具(???)。实现过程如下:
临界区C1;
P(S);
V(S);
临界区C2;
三、实例分析
(一) 题目
桌上有一空盘,允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果,也可向盘中放橘子,儿子专等吃盘中的橘子,女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用,请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。
(二) 过程分析
先考虑同步情况即所有“等待”情况:
第一.爸爸要等待盘子为空。
第二.儿子要等待盘中水果是橘子。
第三.女儿要等待盘中水果是苹果。看起来盘子好像是要作互斥处理的,但由于题目中的爸爸、儿子、女儿均只有一个,并且他们访问盘子的条件都不一样,所以他们根本不会同时去访问盘子,因此盘子也就不用作互斥处理了。
先设置三个信号量,信号量Orange表示盘中有橘子,初值为0。信号量Apple表示盘中有苹果,初值为0。信号量EmptyDish表示盘子为空,初值为1。
1.爸爸
P(EmptyDish)
if (rand()%2==0)
{
放橘子
V(Orange)
}
else
{
放苹果
V(Apple)
}
2.儿子
P(Orange)
取橘子
V(EmptyDish)
3.女儿
P(Apple)
取苹果
V(EmptyDish)
(三) 代码实现
#include <iostream>
#include<windows.h>
using namespace std;
DWORD WINAPI FatherThread(LPVOID); //爸爸往盘子中放橘子或苹果的线程
DWORD WINAPI DaughterThread(LPVOID); //女儿取走苹果线程
DWORD WINAPI SonThread(LPVOID); //儿子取走橘子线程
HANDLE g_Disk, g_Orange, g_Apple;
int main()
{
g_Disk = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL); //初始化盘子信号量,设置盘子为空
g_Orange = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);
g_Apple = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);
//启动三个线程
const int THREAD_NUM = 3;
HANDLE handle[THREAD_NUM];
handle[0] = CreateThread(NULL, 0, FatherThread, NULL, 0, NULL);
handle[1] = CreateThread(NULL, 0, DaughterThread, NULL, 0, NULL);
handle[2] = CreateThread(NULL, 0, SonThread, NULL, 0, NULL);
getchar(); //不阻塞输入,用来结束程序
CloseHandle(g_Disk);
CloseHandle(g_Apple);
CloseHandle(g_Orange);
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
{
CloseHandle(handle[i]);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI FatherThread(LPVOID)
{
while (1)
{
WaitForSingleObject(g_Disk, INFINITE);
Sleep(1000);
if (rand() % 2 == 0)
{
cout << "爸爸向盘子中放入了一个橘子!" << endl;
ReleaseSemaphore(g_Orange, 1, NULL);
}
else
{
cout << "爸爸向盘子中放入了一个苹果!" << endl;
ReleaseSemaphore(g_Apple, 1, NULL);
}
}
return 0;
}
DWORD WINAPI DaughterThread(LPVOID)
{
while (1)
{
WaitForSingleObject(g_Apple, INFINITE);
Sleep(1000);
cout << "\t\t\t女儿取走了盘子中的苹果!" << endl;
ReleaseSemaphore(g_Disk, 1, NULL);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI SonThread(LPVOID)
{
while (1)
{
WaitForSingleObject(g_Orange, INFINITE);
Sleep(1000);
cout << "\t\t\t儿子取走了盘子中的橘子!" << endl;
ReleaseSemaphore(g_Disk, 1, NULL);
}
return 0;
}
运行结果如下所示:
windows多线程(九) PV原语分析同步问题的更多相关文章
- 总结windows多线程同步互斥
windows多线程同步互斥--总结 我的windows多线程系列文章: windows多线程--原子操作 windows多线程同步--事件 windows多线程同步--互斥量 windows多线程同 ...
- windows多线程同步互斥--总结
我的windows多线程系列文章: windows多线程--原子操作 windows多线程同步--事件 windows多线程同步--互斥量 windows多线程同步--临界区 windows多线程同步 ...
- windows多线程同步--临界区
推荐参考博客:秒杀多线程第五篇 经典线程同步 关键段CS 关于临界区的观念,一般操作系统书上面都有. 适用范围:它只能同步一个进程中的线程,不能跨进程同步.一般用它来做单个进程内的代码快同步,效率 ...
- windows多线程编程星球(一)
以前在学校的时候,多线程这一部分是属于那种充满好奇但是又感觉很难掌握的部分.原因嘛我觉得是这玩意儿和编程语言无关,主要和操作系统的有关,所以这部分内容主要出现在讲原理的操作系统书的某一章,看完原理是懂 ...
- 信号量及PV原语
操作系统中进程互斥和同步的实现的一个最基本的方方是使用信号量和PV原语. 信号量S的物理意义:当S≥0的时候表示,某个资源可以使用的数量,当S<0的时候,其绝对值表示等待某个资源的进程数. 一般 ...
- PV原语操作详解
from http://www.blogjava.net/wxqxs/archive/2009/05/10/277320.html PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题.其核心就是一段 ...
- linux和windows多线程的异同
linux多线程及线程同步和windows的多线程之间的异同 并不是所有的程序都必须采用多线程,有时候采用多线程性能还不如单线程.采用多线程的好处如下: (1)多线程之间采用相同的地址空间,共享大部分 ...
- Windows多线程多任务设计初步(转)
Windows多线程多任务设计初步 [前言:]当前流行的Windows操作系统,它能同时运行几个程序(独立运行的程序又称之为进程),对于同一个程序,它又可以分成若干个独立的执行流,我们称之为线程,线程 ...
- windows多线程没那么难
windows多线程没那么难 作者:vpoet mail:vpoet_sir@163.com 上一博文中我们引入了CreateThread()多线程编程一个简单的例子,事实上我说windows 多线程 ...
随机推荐
- jQuery学习-尺寸坐标
<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title> ...
- re 模块错误 error: bad character range
下午,看到堆栈的内容.于是上机实验了一番 >>> bds = '10+6/5-4*2' # 数学运算表达式 想用 findall 把运算符号提取出来 >>> imp ...
- 22-[模块]-hashlib
1.HASH Hash,一般翻译做“散列”,也有直接音译为”哈希”的,就是把任意长度的输入(又叫做预映射,pre-image),通过散列算法,变换成固定长度的输出,该输出就是散列值.这种转换是一种压缩 ...
- Field 'email' doesn't have a default value
MySQL在出现这个Field xxx doesn't have a default value错误的原因是:我们设置了该字段为非空,但是我们没有设置默认值造成的. 或着 缺少字段.
- sqlmap注入分类
注入分法不同,种类不同,来个简单的分类: 1.get型:sqlmap -u “http://xxx.xx.xxx/xx.xxx?xx=xxx” 2.post型: sqlmap -u “http:// ...
- Jmeter接口测试(六)关联&正则匹配
问题思考 接口测试过程中经常需要接口之间关联调用,比如获取上一个接口的返回值,作为另一个接口的请求参数,那么该如何从处理呢? 这里需要使用 Jmeter 的正则表达式提取器,通过对响应的数据来提取指定 ...
- CentOS安装Zabbix Agent
rpm -i http://repo.zabbix.com/zabbix/3.4/rhel/7/x86_64/zabbix-release-3.4-2.el7.noarch.rpm安装存储库 yum ...
- 自定义 vue switch 组件
<template> <div class="switch clearfix" @click="toggle" v-bind:style=&q ...
- 模拟websocket推送消息服务mock工具二
模拟websocket推送消息服务mock工具二 在上一篇博文中有提到<使用electron开发一个h5的客户端应用创建http服务模拟后端接口mock>使用electron创建一个模拟后 ...
- Python 之Memcache中间件
一.引子 Memcached 是一个高性能的分布式内存对象缓存系统,用于动态Web应用以减轻数据库负载,它通过在内存中缓存数据和减少读取数据库的次数,从而提高动态数据库驱动网站的速度.Memcache ...