操作系统实验：Windows与Linux上的生产者消费者线程同步

"东南大学操作系统实验涉及生产者消费者问题的线程同步，要求在Windows和Linux平台上使用Mutex和信号量机制来实现。实验包括完整的代码和实验报告模板，旨在帮助学生理解和掌握进程（线程）同步与互斥的实现方法，如Win32 API和Pthreads中的mutex locks、semaphores。实验流程中，生产者和消费者线程通过共享缓冲区进行交互，使用信号量跟踪空和满的缓冲区数量，并用Mutex保护对缓冲区的访问。实验数据结构包括缓冲区数组、计数器、信号量和互斥锁。" 在操作系统课程中，生产者消费者问题是多线程编程中的经典示例，它演示了如何通过线程同步机制解决资源的竞争问题。在这个实验中，学生需要在Windows和Linux系统上分别利用Win32 API和Pthreads库来实现这一概念。 1. **线程同步基础**： - **Mutex（互斥量）**：用于保证同一时间只有一个线程能访问特定资源，防止并发访问导致的数据不一致。在Windows中，通过`HANDLE mutex`实现；在Linux中，使用`pthread_mutex_t`类型表示。 - **信号量（Semaphore）**：控制对共享资源的访问数量，可以是二进制信号量（只能取0或1）或计数信号量（可取任意非负整数）。实验中使用计数信号量`sem_t empty`和`sem_t full`来跟踪空和满的缓冲区数量。 2. **实验设计**： - **缓冲区管理**：实验设定固定大小的缓冲区，由`buffer_item buffer[BUFFER_SIZE]`表示，初始为空。 - **计数器**：`int count`记录当前缓冲区中的元素个数。 - **生产者线程**：生产者生成随机数据并尝试将数据放入缓冲区，若缓冲区满则等待，通过`sem_wait(full)`降低满的缓冲区计数。 - **消费者线程**：消费者从缓冲区取出数据，若缓冲区空则等待，通过`sem_wait(empty)`降低空的缓冲区计数。 - **流程控制**：主函数`main()`创建生产者和消费者线程，并在一定时间后终止程序。 3. **实验目的**： - 理解并掌握Windows的Win32 API和Linux的Pthreads库中的线程同步原语。 - 应用mutex和信号量解决并发编程中的同步问题。 - 实际操作中体验生产者消费者模型的运行过程，加深对多线程编程的理解。 4. **实验报告**： - 学生需提供实验报告，包括个人信息、实验内容、实验目的、设计思路和流程图，以及可能遇到的问题和解决方案。 这个实验是一个很好的实践平台，让学生在理论学习的基础上，通过实际操作进一步巩固多线程同步的概念，提高解决实际问题的能力。通过实验，学生将能够熟练运用操作系统提供的工具解决并发编程中的关键问题。