用高级语言模拟生产者消费者问题的实现(缓冲区容量为8),但是该程序存在缺陷,不能循环利用缓冲区,当出现如下图所示的情况时,表示有两个空闲的缓冲区,但运行程序时生产者却不能放置产品,请修改程序以得到正确的运行结果

时间: 2024-02-15 10:05:22 浏览: 74
好的,我会尽力解答您的问题。以下是一段用 Python 语言实现生产者消费者问题的示例代码,缓冲区容量为 8,但存在缺陷: ```python import threading import time # 缓冲区 buffer = [] # 缓冲区容量 capacity = 8 # 生产者数量 prod_num = 5 # 消费者数量 cons_num = 3 # 互斥锁 mutex = threading.Lock() # 条件变量 not_full = threading.Condition(mutex) not_empty = threading.Condition(mutex) # 生产者线程 class Producer(threading.Thread): def run(self): global buffer while True: # 生产者睡眠一段时间 time.sleep(1) # 获取互斥锁 mutex.acquire() # 如果缓冲区已满,等待 while len(buffer) == capacity: not_full.wait() # 生产产品并加入缓冲区 buffer.append(1) print("Producer %s produced 1 product, now buffer size is %s" % (self.name, len(buffer))) # 唤醒等待的消费者线程 not_empty.notify() # 释放互斥锁 mutex.release() # 消费者线程 class Consumer(threading.Thread): def run(self): global buffer while True: # 消费者睡眠一段时间 time.sleep(2) # 获取互斥锁 mutex.acquire() # 如果缓冲区为空,等待 while len(buffer) == 0: not_empty.wait() # 从缓冲区中取出一个产品并消费 buffer.pop() print("Consumer %s consumed 1 product, now buffer size is %s" % (self.name, len(buffer))) # 唤醒等待的生产者线程 not_full.notify() # 释放互斥锁 mutex.release() # 创建生产者线程和消费者线程 for i in range(prod_num): Producer().start() for i in range(cons_num): Consumer().start() ``` 该程序存在的缺陷是:当缓冲区空间不连续时,会出现生产者不能放置产品的情况。例如,当缓冲区现在的状态为 `[1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1]` 时,虽然有两个空闲的缓冲区,但是生产者却不能放置产品。 要解决这个问题,我们需要让生产者在缓冲区循环利用空间,即当缓冲区的末尾已经到达最后一个位置时,将其指向缓冲区的第一个位置。修改后的代码如下: ```python import threading import time # 缓冲区 buffer = [] # 缓冲区容量 capacity = 8 # 生产者数量 prod_num = 5 # 消费者数量 cons_num = 3 # 互斥锁 mutex = threading.Lock() # 条件变量 not_full = threading.Condition(mutex) not_empty = threading.Condition(mutex) # 缓冲区指针 in_ptr = 0 out_ptr = 0 # 生产者线程 class Producer(threading.Thread): def run(self): global buffer, in_ptr while True: # 生产者睡眠一段时间 time.sleep(1) # 获取互斥锁 mutex.acquire() # 如果缓冲区已满,等待 while (in_ptr + 1) % capacity == out_ptr: not_full.wait() # 生产产品并加入缓冲区 buffer.append(1) in_ptr = (in_ptr + 1) % capacity print("Producer %s produced 1 product, now buffer size is %s" % (self.name, len(buffer))) # 唤醒等待的消费者线程 not_empty.notify() # 释放互斥锁 mutex.release() # 消费者线程 class Consumer(threading.Thread): def run(self): global buffer, out_ptr while True: # 消费者睡眠一段时间 time.sleep(2) # 获取互斥锁 mutex.acquire() # 如果缓冲区为空,等待 while in_ptr == out_ptr: not_empty.wait() # 从缓冲区中取出一个产品并消费 buffer[out_ptr] = 0 out_ptr = (out_ptr + 1) % capacity print("Consumer %s consumed 1 product, now buffer size is %s" % (self.name, len(buffer))) # 唤醒等待的生产者线程 not_full.notify() # 释放互斥锁 mutex.release() # 创建生产者线程和消费者线程 for i in range(prod_num): Producer().start() for i in range(cons_num): Consumer().start() ``` 在新的代码中,我们增加了两个指针 `in_ptr` 和 `out_ptr`,分别表示缓冲区的头和尾。当生产者往缓冲区中放置产品时,将 `in_ptr` 指向下一个位置,如果 `in_ptr` 到达了缓冲区的最后一个位置,则将其指向第一个位置。当消费者从缓冲区中取出产品时,将 `out_ptr` 指向下一个位置,并且如果 `out_ptr` 到达了缓冲区的最后一个位置,则将其指向第一个位置。这样,当缓冲区的空间不连续时,生产者就可以循环利用空间了。
阅读全文

相关推荐

最新推荐

recommend-type

OS大作业生产者消费者同步问题的实现

8. **程序流程**:生产者线程不断生成字符并尝试放入缓冲区,若缓冲区满则等待;消费者线程则不断尝试从缓冲区取出字符,若缓冲区空则等待。当条件满足时,线程会通过条件变量进行通信,确保生产与消费的有序进行。 ...
recommend-type

C 语言中实现环形缓冲区

环形缓冲区(Circular Buffer)是一种常见的数据结构,常用于多线程通信、硬件中断处理等场景,它利用数组或内存空间的一段连续区域构建一个循环的数据队列。在C语言中实现环形缓冲区需要考虑线程安全和数据一致性...
recommend-type

操作系统实验报告_生产者-消费者问题算法的实现.doc

操作系统中的生产者-消费者问题是进程同步的经典案例,它涉及到多个并发执行的进程(在这里是生产者和消费者)如何协作共享有限资源(有界缓冲池)的问题。在这个问题中,生产者进程负责生产消息并放入缓冲池,而...
recommend-type

生产者消费者的c++代码实现

在这个问题中,生产者线程和消费者线程之间存在着竞争关系,生产者线程需要等待消费者线程释放出一个空缓冲区,消费者线程需要等待生产者线程生产出新的物品。为了解决这个问题,需要使用同步机制来控制线程之间的...
recommend-type

操作系统 课程设计 实现生产者消费者(Bounded – Buffer Problem)问题

操作系统课程设计的目标是实现生产者消费者(Bounded Buffer Problem)问题,这是一项经典的多线程并发控制问题。在操作系统中,生产者代表产生数据的进程,而消费者则代表消费这些数据的进程。在这个问题中,有一个...
recommend-type

JHU荣誉单变量微积分课程教案介绍

资源摘要信息:"jhu2017-18-honors-single-variable-calculus" 知识点一:荣誉单变量微积分课程介绍 本课程为JHU(约翰霍普金斯大学)的荣誉单变量微积分课程,主要针对在2018年秋季和2019年秋季两个学期开设。课程内容涵盖两个学期的微积分知识,包括整合和微分两大部分。该课程采用IBL(Inquiry-Based Learning)格式进行教学,即学生先自行解决问题,然后在学习过程中逐步掌握相关理论知识。 知识点二:IBL教学法 IBL教学法,即问题导向的学习方法,是一种以学生为中心的教学模式。在这种模式下,学生在教师的引导下,通过提出问题、解决问题来获取知识,从而培养学生的自主学习能力和问题解决能力。IBL教学法强调学生的主动参与和探索,教师的角色更多的是引导者和协助者。 知识点三:课程难度及学习方法 课程的第一次迭代主要包含问题,难度较大,学生需要有一定的数学基础和自学能力。第二次迭代则在第一次的基础上增加了更多的理论和解释,难度相对降低,更适合学生理解和学习。这种设计旨在帮助学生从实际问题出发,逐步深入理解微积分理论,提高学习效率。 知识点四:课程先决条件及学习建议 课程的先决条件为预演算,即在进入课程之前需要掌握一定的演算知识和技能。建议在使用这些笔记之前,先完成一些基础演算的入门课程,并进行一些数学证明的练习。这样可以更好地理解和掌握课程内容,提高学习效果。 知识点五:TeX格式文件 标签"TeX"意味着该课程的资料是以TeX格式保存和发布的。TeX是一种基于排版语言的格式,广泛应用于学术出版物的排版,特别是在数学、物理学和计算机科学领域。TeX格式的文件可以确保文档内容的准确性和排版的美观性,适合用于编写和分享复杂的科学和技术文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【实战篇:自定义损失函数】:构建独特损失函数解决特定问题,优化模型性能

![损失函数](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/a83762ba6eb248f69091b5154ddf78ca.png) # 1. 损失函数的基本概念与作用 ## 1.1 损失函数定义 损失函数是机器学习中的核心概念,用于衡量模型预测值与实际值之间的差异。它是优化算法调整模型参数以最小化的目标函数。 ```math L(y, f(x)) = \sum_{i=1}^{N} L_i(y_i, f(x_i)) ``` 其中,`L`表示损失函数,`y`为实际值,`f(x)`为模型预测值,`N`为样本数量,`L_i`为第`i`个样本的损失。 ## 1.2 损
recommend-type

如何在ZYNQMP平台上配置TUSB1210 USB接口芯片以实现Host模式,并确保与Linux内核的兼容性?

要在ZYNQMP平台上实现TUSB1210 USB接口芯片的Host模式功能,并确保与Linux内核的兼容性,首先需要在硬件层面完成TUSB1210与ZYNQMP芯片的正确连接,保证USB2.0和USB3.0之间的硬件电路设计符合ZYNQMP的要求。 参考资源链接:[ZYNQMP USB主机模式实现与测试(TUSB1210)](https://wenku.csdn.net/doc/6nneek7zxw?spm=1055.2569.3001.10343) 具体步骤包括: 1. 在Vivado中设计硬件电路,配置USB接口相关的Bank502和Bank505引脚,同时确保USB时钟的正确配置。
recommend-type

Naruto爱好者必备CLI测试应用

资源摘要信息:"Are-you-a-Naruto-Fan:CLI测验应用程序,用于检查Naruto狂热者的知识" 该应用程序是一个基于命令行界面(CLI)的测验工具,设计用于测试用户对日本动漫《火影忍者》(Naruto)的知识水平。《火影忍者》是由岸本齐史创作的一部广受欢迎的漫画系列,后被改编成同名电视动画,并衍生出一系列相关的产品和文化现象。该动漫讲述了主角漩涡鸣人从忍者学校开始的成长故事,直到成为木叶隐村的领袖,期间包含了忍者文化、战斗、忍术、友情和忍者世界的政治斗争等元素。 这个测验应用程序的开发主要使用了JavaScript语言。JavaScript是一种广泛应用于前端开发的编程语言,它允许网页具有交互性,同时也可以在服务器端运行(如Node.js环境)。在这个CLI应用程序中,JavaScript被用来处理用户的输入,生成问题,并根据用户的回答来评估其对《火影忍者》的知识水平。 开发这样的测验应用程序可能涉及到以下知识点和技术: 1. **命令行界面(CLI)开发:** CLI应用程序是指用户通过命令行或终端与之交互的软件。在Web开发中,Node.js提供了一个运行JavaScript的环境,使得开发者可以使用JavaScript语言来创建服务器端应用程序和工具,包括CLI应用程序。CLI应用程序通常涉及到使用诸如 commander.js 或 yargs 等库来解析命令行参数和选项。 2. **JavaScript基础:** 开发CLI应用程序需要对JavaScript语言有扎实的理解,包括数据类型、函数、对象、数组、事件循环、异步编程等。 3. **知识库构建:** 测验应用程序的核心是其问题库,它包含了与《火影忍者》相关的各种问题。开发人员需要设计和构建这个知识库,并确保问题的多样性和覆盖面。 4. **逻辑和流程控制:** 在应用程序中,需要编写逻辑来控制测验的流程,比如问题的随机出现、计时器、计分机制以及结束时的反馈。 5. **用户界面(UI)交互:** 尽管是CLI,用户界面仍然重要。开发者需要确保用户体验流畅,这包括清晰的问题呈现、简洁的指令和友好的输出格式。 6. **模块化和封装:** 开发过程中应当遵循模块化原则,将不同的功能分隔开来,以便于管理和维护。例如,可以将问题生成器、计分器和用户输入处理器等封装成独立的模块。 7. **单元测试和调试:** 测验应用程序在发布前需要经过严格的测试和调试。使用如Mocha或Jest这样的JavaScript测试框架可以编写单元测试,并通过控制台输出调试信息来排除故障。 8. **部署和分发:** 最后,开发完成的应用程序需要被打包和分发。如果是基于Node.js的应用程序,常见的做法是将其打包为可执行文件(如使用electron或pkg工具),以便在不同的操作系统上运行。 根据提供的文件信息,虽然具体细节有限,但可以推测该应用程序可能采用了上述技术点。用户通过点击提供的链接,可能将被引导到一个网页或直接下载CLI应用程序的可执行文件,从而开始进行《火影忍者》的知识测验。通过这个测验,用户不仅能享受答题的乐趣,还可以加深对《火影忍者》的理解和认识。