用python编写生产者与消费者模型,运用互斥信号量、空位信号量和满位信号量

时间: 2024-02-18 11:59:15 浏览: 32
好的,我可以解答您的问题。以下是一个用 Python 编写生产者与消费者模型的示例代码,其中使用了互斥信号量、空位信号量和满位信号量。 ```python import threading import time # 互斥信号量 mutex = threading.Semaphore(1) # 空位信号量 empty = threading.Semaphore(5) # 满位信号量 full = threading.Semaphore(0) # 缓冲区 buffer = [] # 生产者线程 class Producer(threading.Thread): def run(self): global mutex, empty, full, buffer while True: # 等待空位信号量 empty.acquire() # 获取互斥信号量 mutex.acquire() # 生产数据并放入缓冲区 buffer.append(1) print("Produced 1, buffer size: ", len(buffer)) # 释放互斥信号量 mutex.release() # 发送满位信号量 full.release() time.sleep(1) # 消费者线程 class Consumer(threading.Thread): def run(self): global mutex, empty, full, buffer while True: # 等待满位信号量 full.acquire() # 获取互斥信号量 mutex.acquire() # 从缓冲区中取出数据并消费 data = buffer.pop() print("Consumed 1, buffer size: ", len(buffer)) # 释放互斥信号量 mutex.release() # 发送空位信号量 empty.release() time.sleep(1) # 创建生产者和消费者线程并启动 Producer().start() Consumer().start() ``` 在这个示例中,我们使用了 `threading.Semaphore` 类来创建互斥信号量、空位信号量和满位信号量。其中,互斥信号量的初始值为 1,用于保护对缓冲区的访问。空位信号量的初始值为 5,用于限制缓冲区中存放的数据数量。满位信号量的初始值为 0,用于表示缓冲区中有数据可以被消费。 在生产者线程中,我们首先等待空位信号量,然后获取互斥信号量,生产数据并放入缓冲区,释放互斥信号量并发送满位信号量。在消费者线程中,我们首先等待满位信号量,然后获取互斥信号量,从缓冲区中取出数据并消费,释放互斥信号量并发送空位信号量。 这样,就实现了一个基本的生产者与消费者模型,运用了互斥信号量、空位信号量和满位信号量。

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实验题目: 生产者与消费者(综合性实验) 实验环境: C语言编译器 实验内容: ① 由用户指定要产生的进程及其类别,存入进入就绪队列。    ② 调度程序从就绪队列中提取一个就绪进程运行。如果申请的资源被阻塞则进入相应的等待队列,调度程序调度就绪队列中的下一个进程。进程运行结束时,会检查对应的等待队列,激活队列中的进程进入就绪队列。运行结束的进程进入over链表。重复这一过程直至就绪队列为空。    ③ 程序询问是否要继续?如果要转直①开始执行,否则退出程序。 实验目的: 通过实验模拟生产者与消费者之间的关系,了解并掌握他们之间的关系及其原理。由此增加对进程同步的问题的了解。 实验要求: 每个进程有一个进程控制块(PCB)表示。进程控制块可以包含如下信息:进程类型标号、进程系统号、进程状态、进程产品(字符)、进程链指针等等。 系统开辟了一个缓冲区,大小由buffersize指定。 程序中有三个链队列,一个链表。一个就绪队列(ready),两个等待队列:生产者等待队列(producer);消费者队列(consumer)。一个链表(over),用于收集已经运行结束的进程 本程序通过函数模拟信号量的操作。 参考书目: 1)徐甲同等编,计算机操作系统教程,西安电子科技大学出版社 2)Andrew S. Tanenbaum著,陈向群,马红兵译. 现代操作系统(第2版). 机械工业出版社 3)Abranham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne著. 郑扣根译. 操作系统概念(第2版). 高等教育出版社 4)张尧学编著. 计算机操作系统教程(第2版)习题解答与实验指导. 清华大学出版社 实验报告要求: (1) 每位同学交一份电子版本的实验报告,上传到202.204.125.21服务器中。 (2) 文件名格式为班级、学号加上个人姓名,例如: 电子04-1-040824101**.doc   表示电子04-1班学号为040824101号的**同学的实验报告。 (3) 实验报告内容的开始处要列出实验的目的,实验环境、实验内容等的说明,报告中要附上程序代码,并对实验过程进行说明。 基本数据结构: PCB* readyhead=NULL, * readytail=NULL; // 就绪队列 PCB* consumerhead=NULL, * consumertail=NULL; // 消费者队列 PCB* producerhead=NULL, * producertail=NULL; // 生产者队列 over=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)); // over链表 int productnum=0; //产品数量 int full=0, empty=buffersize; // semaphore char buffer[buffersize]; // 缓冲区 int bufferpoint=0; // 缓冲区指针 struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */ int flag; // flag=1 denote producer; flag=2 denote consumer; int numlabel; char product; char state; struct pcb * processlink; …… }; processproc( )--- 给PCB分配内存。产生相应的的进程:输入1为生产者进程;输入2为消费者进程,并把这些进程放入就绪队列中。 waitempty( )--- 如果缓冲区满,该进程进入生产者等待队列;linkqueue(exe,&producertail); // 把就绪队列里的进程放入生产者队列的尾部 void signalempty() bool waitfull() void signalfull() void producerrun() void comsuerrun() void main() { processproc(); element=hasElement(readyhead); while(element){ exe=getq(readyhead,&readytail); printf("进程%d申请运行,它是一个",exe->numlabel); exe->flag==1? printf("生产者\n"):printf("消费者\n"); if(exe->flag==1) producerrun();

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