读者写者问题,操作系统课程设计.doc

某某大学
课程设计报告
课程名称: 操作系统课程设计
设计题目: 读者写者问题
系 别: 计算机系
专 业: 计算机科学与技术
组 别: 第四组
学生姓名: 某某某 学 号:
起止日期:
指导教师:
目 录
1、需求分析 1
1、1 课程设计题目 1
1、2课程任务及要求 1
1、3课程设计思想 1
1、4软硬件运行环境及开发工具 2
2、 概要设计 2
2、1程序流程图 2
2、2所用原理 3
2、2、1 并发原理 3
2、2、2 互斥操作原理 4
2、2、3 面向对象编程编程原理 4
2、2、4 锁机制原理 5
2、2、5 线程的原理 6
2、2、6 读者写者问题的一般应用 6
3、 详细设计 6
4、 调试与操作说明 11
5、 课程设计总结与体会 12
6、 致谢 13
7、 参考文献 13
1、需求分析
1、1 课程设计题目
课程设计题目:读者写者问题
1、2课程任务及要求
编写程序实现读者写者算法(读_写互斥,读_读允许,写写互斥)
给出解决方案(包括说明设计实现的原理,采用的数据结构等)
画出程序的基本结构框图与流程图
分析说明每一部分程序的的设计思路
实现源代码
按期提交完整的程序代码与可执行程序
根据要求完成课程设计报告
总结
1、3课程设计思想
读者-写者问题就是一个经典的并发程序设计问题。有两组并发进程:读者与写者,共享文件F,要求:
允许多个读者同时对文件执行读操作;
只允许一个写者对文件执行写操作;
任何写者在完成写操作之前不允许其她读者或写者工作;
写者在执行写操作前,应让已有的写者与读者全部退出。
单纯使用信号量不能解决此问题,必须引入计数器readcount对读进程记数。
为了有效的解决读者写者问题,需要引进读者-写者锁,允许多名读者同时以只读的方式存取有锁保护的对象;或一位写者以写方式存取有锁保护的对象。当一名或多名读者上锁后,此时形成读锁,写者将不能访问有锁保护的对象;当锁被请求者用于写操作时,形成写锁,其她进程的读写操作必须等待。
1、4软硬件运行环境及开发工具
本课程设计在windows操作系统下,使用java语言完成的。
概要设计
2、1程序流程图
本系统主要有读者与写者两类对象,所以系统主要针对的就是这两类对象的操作。
读者类对象的流程图如下:
图2、1 读者类对象
写者类对象的流程图如下:
图2、2 写者类对象
2、2所用原理
2、2、1 并发原理
进程的并发就是指一组进程的执行在时间上重叠的,所谓的时间重叠就是指一个进程执行第一条指令就是在另一个进程执行完最后一条指令之前开始的。
并发的实质就是处理器在几个进程之间的多路复用,并发就是对有限物理资源强制行使多用户共享,消除计算机部件之间的互等现象,提高系统资源的利用率。
并发进程可能就是无关的,也可能就是交互的。进程的交互必须就是有控制的,否则会出现不正确的计算结果。
2、2、2 互斥操作原理
互斥就是指若干进程因互相争夺独占型资源而产生的竞争制约关系。
并发进程中与共享变量有关的程序段称为“临界区”,共享变量所代表的资源称为
“临界资源”,临界区必须以一种相对于其她进程而言互相排斥的方式执行。如果能够保证一个进程在临界区执行时,不让另一个进程进入相同的临界区,即各进程对共享变量的访问就是互斥的,那么,就不会引发与时间有关的错误。
而为了正确而有效地使用临界资源,共享变量的并发进程应遵守临界区调度的三个原则:
一次至多有一个进程进入临界区内执行;如果已有进程在临界区中,试图进入临界区的其她进程应等待;进入临界区内进程应在有限时间内退出,以便让等待队列中的一个进程进入。总结起来有三句话:互斥使用,有空让进;忙则等待,有限等待;择一而入,算法可行。
2、2、3 面向对象编程编程原理
面向对象就是一种新兴的程序设计方法,或者说它就是一种新的程序设计范型,其基本思想就是使用对象,类,继承,封装,消息等基本概念来进行程序设计。
它就是从现实世界中客观存在的事物(即对象)出发来构造软件系统,并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式,强调直接以问题域(