实验二经典的生产者—消费者问题一、目的实现对经典的生产者—消费者问题的模拟，以便更好的理解经典进程同步问题。
二、实验内容及要求编制生产者—消费者算法，模拟一个生产者、一个消费者，共享一个缓冲池的情形。
1、实现对经典的生产者—消费者问题的模拟，以便更好的理解此经典进程同步问题。
生产者－消费者问题是典型的PV操作问题，假设系统中有一个比较大的缓冲池，生产者的任务是只要缓冲池未满就可以将生产出的产品放入其中，而消费者的任务是只要缓冲池未空就可以从缓冲池中拿走产品。
缓冲池被占用时，任何进程都不能访问。
2、每一个生产者都要把自己生产的产品放入缓冲池，每个消费者从缓冲池中取走产品消费。
在这种情况下，生产者消费者进程同步，因为只有通过互通消息才知道是否能存入产品或者取走产品。
他们之间也存在互斥，即生产者消费者必须互斥访问缓冲池，即不能有两个以上的进程同时进行。
三、生产者和消费者原理分析在同一个进程地址空间内执行两个线程。
生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。
当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放一个空缓冲区。
当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻挡，直到新的物品被生产出来。
四、生产者与消费者功能描述：生产者功能描述：在同一个进程地址空间内执行两个线程。
生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
消费者功能描述：消费者线程从缓冲区获得物品，然后释放缓冲区，当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。
五、实验环境操作系统环境：Windows系统。
编程语言：C#。
六、生产者与消费者的思路和设计1、程序流程图(1) 生产者(2) 消费者2、主要程序代码//初始化变量private void Form1_Load(object sender, EventArgs e){mutex = 1; //互斥信号量full = 0; //缓冲池中满缓冲区的数量empty = 5;//缓冲池中空缓冲区的数量count1 = 0;//生产的产品数目i = 0;lb_mutex.Text = "1";lb_full.Text = "0";lb_empty.Text = "5";}//消费者从缓冲区中消费一个产品private void consumer_Click(object sender, EventArgs e){if (full > 0){ //消费者已进入互斥临界区if (mutex == 1) //申请进入临界区{mutex = 0; //消费者已进入互斥临界区lb_mutex.Text = "0";timer_consumer.Enabled = true;//启动消费者消费缓冲区产品}else{MessageBox.Show("缓冲区被占用，请等待。
", "信息提"MessageBoxButtons.OK);}}else{MessageBox.Show("缓冲区为空，不能消费!", "信息提示", MessageBoxButtons.OK);}}//生产者向缓冲区中存入一个产品private void producer_Click(object sender, EventArgs e){count1 = count1 + 1; //生产一个产品if (empty > 0){ //有缓冲区可放产品if (mutex == 1){ //申请进入临界区mutex = 0; //生产者已进入临界区lb_mutex.Text = "0";timer1.Start(); //启动生产者将产品放入缓冲区}else{ //不能进入临界区count1 = count1 - 1;MessageBox.Show("缓冲区被占用，请等待。
", "信息提示", MessageBoxButtons.OK);}}else{MessageBox.Show("缓冲区已满!", "信息提示", MessageBoxButtons.OK); //无缓冲区可放产品count1 = count1 - 1;}}//生产者private void timer1_Tick_1(object sender, EventArgs e){if (bool1){switch (count1){case 1: pictureBox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pictureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox5.Visible = true; break;}lb_show.Text = "生产者进程占用缓冲区，请等待。
";bool1 = false;}else{switch (count1){case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox3.Visible = false; break;case 4: pictureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false; break;}lb_show.Text = "生产者进程占用缓冲区，请等待。
";bool1 = true;}i = i + 1;if (i == 5){ //循环缓冲区，首尾相接i = 0;timer1.Enabled = false;mutex = 1;lb_mutex.Text = "1";switch (count1){case 1: pictureBox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pictureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox5.Visible = true; break;}full = full + 1;lb_full.Text = full.ToString();empty = empty - 1;lb_empty.Text = empty.ToString();lb_show.Text = "生产结束!";}}//消费者private void timer_consumer_Tick(object sender, EventArgs e){if(bool1){switch(count1){case 1: pictureBox1.Visible = true; break;case 2: pictureBox2.Visible = true; break;case 3: pictureBox3.Visible = true; break;case 4: pictureBox4.Visible = true; break;case 5: pictureBox5.Visible = true; break;}lb_show.Text = "消费者进程占用缓冲区，请等待。
";bool1 =false;}else{switch(count1){case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox3.Visible = false; break;case 4: pictureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false; break;}lb_show.Text= "消费者进程占用缓冲区，请等待。
";bool1= true;}i = i + 1;if(i==5){i = 0;timer_consumer.Enabled = false;mutex = 1;lb_mutex.Text= "1";switch(count1){case 1: pictureBox1.Visible = false; break;case 2: pictureBox2.Visible = false; break;case 3: pictureBox3.Visible = false; break;case 4: pictureBox4.Visible = false; break;case 5: pictureBox5.Visible = false; break;}count1 = count1 - 1;full = full - 1;lb_full.Text = full.ToString();empty = empty+1;lb_empty.Text=empty.ToString();lb_show.Text="消费结束！";}3、运行界面和运行结果一般情况下，点一次生产者按纽，mutex由1变为0，缓冲区呈现闪烁状态（表示正在存储），此时不可以再进行缓冲区操作，否则将显示“生产者进程正在占用缓冲区，请等待”。
闪烁约1.5秒后，mutex由0变为1，闪烁停止，表示存储过程结束；点一次消费者按纽，mutex由1变为0，缓冲区呈现闪烁状态（表示正在消费），此时不可以再进行缓冲区操作，否则将显示“消费者进程正在占用缓冲区，请等待”。
闪烁约1.5秒后，mutex由0变为1，闪烁停止，表示消费过程结束。