本项目采用C++编写,通过Windows互斥信号量和Peterson算法实现线程间的互斥访问与同步控制,确保多线程环境下数据的一致性和完整性。
### 小实验一:编写一个没有线程同步机制的程序
首先,设计并编写一个简单的多线程程序,在该程序中不使用任何线程同步机制(如互斥锁、信号量等)。然后运行此程序,并观察在执行过程中可能出现的问题。这些问题可能包括数据竞争、死锁或其他并发问题。
### 小实验二:利用Windows互斥信号量解决上述线程并发问题
接下来,采用Windows操作系统提供的互斥信号量操作函数(如`CreateMutex`, `WaitForSingleObject`, 和 `ReleaseMutex`)来修复在小实验一中遇到的线程同步问题。重点在于正确地调用这些API以确保线程安全。
### 小实验三:基于Peterson算法实现线程同步机制
最后,尝试根据Peterson提供的软件解决方案自行编写一个简单的线程同步机制,并将其应用于解决上述并发控制的问题。然后将此方法与使用Windows互斥信号量的方法进行比较,在性能(如执行时间)方面分析各自的优缺点。
#### 实验细节说明:
**实验一:没有线程同步机制**
在该阶段,程序中仅包含两个线程的句柄定义:
```c
HANDLE thread[2];
```
**实验二:使用Windows互斥信号量操作函数**
为了实现进程间的互斥访问,在多线程共享资源时可以采用以下代码段来创建和管理一个互斥对象,并在适当的地方调用相关API确保临界区的正确性:
```c
HANDLE mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); // 等待获取锁
// 保护区域内的操作...
ReleaseMutex(mutex); // 释放锁
```
**实验三:Peterson软件解决方案**
在这个阶段,你需要实现一个简单的请求和等待机制来解决两个线程之间的同步问题。例如:
```c
void request(int id) {
flag[id] = true;
turn = (id + 1) % N; // 其中N为参与互斥的进程数, 这里是2个线程的情况
while ((flag[(id+1)%2]) && (turn == (id+1)%2));
}
```
该代码段展示了Peterson算法的基本思想,通过设置标志位和轮询机制来实现两个线程间的互斥访问。