操作系统–线程并发实验三
一、实验目的
线程的运行时并发的,如果互不相干的线程交替运行不会产生问题。但是如果有共享资源、合作关系的线程之间由于交替运行可能产生问题,例如偶尔出现程序的结果不正常。
理解临界区的概念:进程中一段需要访问共享资源的代码
解决办法由 3 种,理解第 3 种方法:利用硬件提供的常见原子指令实现互斥锁来保证临界区的操作属性,该方法实际应用较多。
二、实验内容
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编写程序threadtest4 创建两个线程,测试由于线程的并发导致了结果的不确定性。
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编写程序 threadtest5 创建多个线程模拟多个窗口卖票的问题,测试由于线程的并发导致了错误的结果的输出。
三、实验步骤
1.定义全局变量 int i=0,编写两个线程,线程 A 对 i 加 1,加到 10 结束,输出Awins,线程B 对 i 减 1,减到-10 结束,输出 Bwins。
(1) 第 1 步 编写程序threadtest4 创建两个线程测试输出结果是怎样的?
(2) 第 2 步分析结果:多次运行结果是一样的,先输出 BWins,但是理论分析,线程并发机会均等,A 也应该有先输出的时候。主要原因是CPU 的执行速度太快了。
(3) 第3 步修改程序,将线程A 循环条件改成>1000000,将线程B 循环条件改成<-1000000,
(4) 第 4 步分析结果:通过增大循环次数,使得每个线程执行的总时间长,增加并发的可能性。多次运行结果是不一样的,和理论分析是一致的。但是依然没有测试到不正常的结果出现,因为这个概率比较低。
编写程序 threadtest5 创建多个线程模拟多个窗口卖票的问题,测试由于
线程的并发导致了错误的结果的输出。
(1) 第 1 步 编写程序threadtest5 创建多个线程模拟多个窗口卖票的问题,定义全局变量
piao=20,多个线程对 piao 这个变量减 1,输出票号,线程是并发的。
(2) 第 2 步分析结果:线程是并发的,票号并不是倒序输出的,而是随机的,多次运行输出结果也不一样。这是因为线程是并发的,和理论分析一致。但是并没有观察到不正常的票号出现,主要原因是CPU 的执行速度太快了。
(3) 第 3 步修改线程函数,增加一条代码 sleep(1),增加线程之间并发的可能性。
(4) 第 4 步再次运行测试观察结果。
(5) 第 5 步分析结果:不正常的票号出现,这是为什么呢?由于并发,多个线程交替运行,可能在任何代码下中断程序切换成另一个线程。
可能的情况:在剩余最后 1 张票的时候,
线程 1 执行判断剩余票数 1>0,中断切换线程 2,减减,打印输出0,切换线程 2
线程 2 执行判断剩余票数 1>0,中断切换线程 3,减减,打印输出-1,切换线程 3
线程 3 执行判断剩余票数 1>0,中断切换线程 4,减减,打印输出-2,切换线程 4
线程 4 执行判断剩余票数 1>0,中断切换线程 5,减减,打印输出-3
线程 5 执行判断剩余票数 1>0,减减,打印输出 1,切换线程1
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