Windows下生产者-消费者问题实战与线程同步

操作系统课程设计中的"生产者-消费者"问题是一个经典的并发控制机制，它主要涉及两个线程之间的协作：生产者线程和消费者线程。在这个问题中，目标是在同一进程地址空间内实现线程安全的物品生产和消费。Dijkstra提出的信号量机制在此场景中扮演了关键角色，用于解决资源竞争和同步问题。 设计的核心组件包括一个固定大小的缓冲区（BUFFER_SIZE=5），用来存储物品；两个整型变量ProductID和ConsumeID分别记录当前生产的物品ID和消费的物品ID；以及三个重要的系统资源：互斥锁g_hMutex确保同一时间只有一个线程访问缓冲区，满信号量g_hFullSemaphore用于表示缓冲区是否有空间，空信号量g_hEmptySemaphore则表示缓冲区是否已满。 生产者线程（Producer）的主要任务是创建新的物品并将其放入缓冲区。当缓冲区已满时，生产者会调用WaitForSingleObject函数等待g_hFullSemaphore变为可用，即等待消费者消费掉一部分物品后释放一个空位。一旦信号量变为可用，生产者获取到互斥锁，更新ProductID，将新物品存入缓冲区，然后释放互斥锁并短暂休眠（Sleep(1000)）以避免过度抢占资源。 消费者线程（Consumer）负责从缓冲区取出物品并消费。它首先检查g_hEmptySemaphore，如果缓冲区为空，它会等待直到有新的物品被生产出来。当消费者得到g_hEmptySemaphore变为可用时，它获取互斥锁，消耗掉物品，更新ConsumeID，然后将缓冲区的下一个位置指向自己，最后释放互斥锁。 整个过程中，通过信号量的合理使用，生产者和消费者实现了有效的同步和通信，确保了在多线程环境下对共享资源的正确管理。这个练习不仅锻炼了学生的并发编程技能，也让他们理解了操作系统中如何通过信号量协调线程间的合作，避免数据竞争和死锁等问题。