高级语言多线程互斥与同步实验：VC++与Java实现

实验一-9是关于操作系统中的进程同步和互斥主题的实践性实验，旨在帮助学生深入理解和应用并发进程管理和同步控制的基本原理。实验目标包括： 1. 掌握临界资源和临界区的概念，这是操作系统中处理多个进程或线程同时访问共享资源的关键概念，确保资源的正确访问顺序，避免数据竞争。 2. 学习高级语言，如VC++或Java，进行多线程编程，通过实现P（请求）和V（释放）操作来管理线程之间的互斥访问。P操作用于线程请求进入临界区，V操作则用于释放已占用的资源，确保资源在访问完成后能被其他线程访问。 3. 实现对有界临界区的同步访问，通过编程实现互斥算法，如经典的 Peterson 算法或更复杂的信号量机制，使得两个并发线程按照预定顺序访问共享资源。 4. 通过源代码级别的设计、分析和编程，让学生能够全面理解进程间同步和互斥的实现机制，增强他们对操作系统底层运作的理解。 实验要求具备一定的理论基础，如进程和线程、调度等相关知识，并且需要在Windows操作系统环境下，使用VC++或Java语言的多线程库进行开发。实验分为四个主要部分： 1. 临界资源的创建与管理：学习如何定义和创建临界资源，以及如何在并发环境中正确地划分临界区，避免数据混乱。 2. 互斥算法：设计和实现两个并发线程的互斥访问，如通过互斥锁（mutex）或信号量来确保只有一个线程可以访问共享资源。 3. P-V操作的实现：编写P和V操作的函数，这些函数对于控制线程的同步至关重要，通过它们，线程可以请求进入临界区并释放资源。 4. 多缓冲区同步：扩展至多个缓冲区的情况，使用之前学到的P-V操作，使线程能够有序地对多个缓冲区进行访问。 实验示例部分展示了如何通过模拟线程并发运行和竞争条件（如全局变量）来实现这些概念。例如，通过POSIX线程库，设计线程按照RR（轮流）调度策略运行，模拟真实的银行转账场景，每个线程负责从一个账户向另一个账户转移资金，同时确保操作的原子性和一致性。 这个实验不仅锻炼了学生的编程技能，还加深了他们对并发控制和操作系统内部机制的理解，是理论知识与实践应用相结合的重要环节。