实验三
一.实验目的
学会运用实验二中实现的工具来实现一些多线程并发问题。
二.实验内容
1) EventBarrier：EventBarrier与某个 事件 相联系。事件有signaled和unsignale两种状
态。线程想通过事件时必须等待 事件 被另外线程 signal。只有当所有进入事件的线程完成动作时 发出signal的线程才将事件状态设为unsignaled
2) AlarmClock：AlarmClock让某个线程停止指定时间单位。当事件到达时重新将线程
放入就绪队列。
3) Bridge：Bridge是一个单行桥且最大允许3量车在桥上行驶。实现应解决注意公平性
与饥饿问题。
4) Elevator：实现Elevator类,并解决3个并发问题
a)一个电梯，电梯容量无限。 b)一个电梯，电梯容量有限。 c)多个电梯。
三.实验结果
1. EventBarrier
类定义：
enum BarrierStatus { unsignaled, signaled } ; class EventBarrier{ public: EventBarrier() ; ~EventBarrier() ; void Wait() ; void Signal() ; void Complete() ; int Waiters() ; private: LockO *lock ; ConditionO *conSignal ; //用于 挂起和唤醒 调用Signal()函数的线程。 ConditionO *conComplete ; //用于 挂起和唤醒 完成response 而处于等待别的事件response的线程 ConditionO *conWait ; //用于 挂起和唤醒 那些当事件处于unsignaled而调用Wait()的线程 BarrierStatus status ; //事件状态 int waiterNum ; };
void EventBarrier::Wait() { lock->Acquire(); waiterNum++ ; if (status == signaled) { //处于 signaled 状态，直接return lock->Release(); return ; } //处于 unsignaled 状态 //等到处于Signaled状态为止。 conWait->Wait(lock); lock->Release(); } void EventBarrier::Complete () { lock->Acquire() ; waiterNum-- ; if (waiterNum == 0) { conSignal->Signal(lock); } conComplete->Wait(lock) ; lock->Release(); } void EventBarrier::Signal (){ lock->Acquire(); status = signaled ; conWait->Broadcast(lock); //通知所有等待Event的事件 while (waiterNum != 0){ conSignal->Wait(lock); //当还有事件没response时挂起 } conComplete->Broadcast(lock); //通知所有等待别的线程response的线程 status = unsignaled ; lock->Release(); } //通知Signal线程全部事件已处理完 //等待其它线程response
主要函数
1）Wait(): 线程挂起待事件被 signal，当事件已经处于signaled状态时直接return
2）Signal(): 线程通知所有等待事件的线程。并且挂起等待 所有调用Wait()的线程 结束操作并调用Complete()通知此线程（包括在挂起过程中调用Wait()的线程）。
3)Complete():当所有Wait()线程都完成操作调用Complete后通知Signal线程,此线程已经完成操作,并且的等地其它线程response。
测试结果：
测试中主线程来释放Signal信号。
另4个线程做为等待线程，名字分别为 Thread 1～4。
Thread 1,2在主线程Signal之前就调用Wait()函数，Thread 3,4在事件被标志Signaled状态时才调用Wait()。最终结果如下图所示，事件在四个线程都response自后才改变状态，四个线程个主线程都运行正确。
Thread 1,2 进入等待
signal事件
Thread 3,4直接过Barrier。完成操作进入complete等待
Thread 1,2 进入complete等待。
通知所有正在等待response的线程所有线程都已经complete
2.AlarmClock
类定义
class Alarm { public: Alarm() ; ~Alarm() ; void Pause (int howLong) ; void ThreadRestart() ; private: LockO *lock ; ConditionP *conLock ; } ;
主要函数： //让线程在 howLong 事件后开始运行 //闹钟结束后重新开始运行线程 //此条件变量里的线程队列是按照优先级排列的 //每次运行优先级最高的线程
void Alarm::ThreadRestart() { conLock->Signal(NULL); } static void TimeUP(int NoUse) { alarmClock->ThreadRestart() ; } void Alarm::Pause(int howLong) { lock->Acquire(); interrupt->Schedule(TimeUP, 0, howLong, AlarmInt); conLock->Wait(lock, stats->totalTicks + howLong); lock->Release(); }