课程设计题目：
线程同步和互斥操作的实现
课题背景：
线程（Thread）是一份独立运行的程序，有自己专用的运行栈。线程有可能和其他线程共享一些资源，比如，内存，文件，数据库等。 当多个线程同时读写同一份共享资源的时候，可能会引起冲突。如车站售票系统，多个售票员同时对车票数据库进行操作，卖出一张票车票数将减一，如果同时两个或多个售票员同时进行售票，系统将数据进行减一操作，这是就出现了错误。这时候，我们需要引入线程同步和互斥机制，即各位线程之间要有个先来后到，不能一窝蜂挤上去抢作一团。
设计目的：
设计程序解决进程的同步互斥，分析程序思路，加深对同步互斥的了解。
设计方法与内容：
  使用信号两与pv操作源于来实现线程的同步与互斥，设计程序对商品的生产与销售流程进行模拟。

线程同步和互斥操作的实现
[摘要]  用PV操作及信号量解决线程同步互斥问题
[关键词] 线程 同步 互斥 信号量 PV操作 商品生产销售
引言
线程间的同步（实指线程间的通信）：一般来说，一个线程相对于另一个线程的运行速度是不确定的，也就是说线程是在异步环境下运行的，每个线程都会以不可预知的速度向前推进。但是相互合作的线程需要在某些确定点上协调工作，当一个线程到达了这些点后，除非另一进程已经完成了某些操作，否则就不得不停下来等待别的线程来完成这些操作，这就是线程间的同步。
线程间的互斥（实指对同享资源约束访问）：在多线程环境中，各线程可以共享各类资源，但有些资源一次只能允许一个线程使用，这种资源称“临界资源”，如公共变量、打印机等。
临界区：对临界资源实施操作的一段程序。
线程间的同步与互斥是通过操作系统的信号量与PV操作原语来实现的。
信号量与PV操作分析
信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制(也可实现进程通信)，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作p、v。p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。
PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：
P（m）：①将信号量m的值减1，即m=m-1；
②如果m>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。
V（m）：①将信号量m的值加1，即m=m+1；
②如果m>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说，信号量m>=0时，m表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此m的值减1；
当m<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此m的值加1；
若m<=0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。
信号量和PV操作模型
进程P1                      进程P2              ……                进程Pn
……                          ……                ……                  ……
P（S）；                      P（S）；            ……                P（S）；
进程间通信和线程间通信的区别临界区；                      临界区；            ……                  临界区；
V（S）；                      V（S）；            ……                V（S）；
……                          ……                ……                ……            其中信号量S用于互斥，初值为1。
Synchronized 用法
1、 pv操作是不可中断的，在java语言中设计一个函数不可中断可使用Synchronized关键字，它的作用如下：
1）是某个对象实例内，synchronized aMethod(){}可以防止多个线程同时访问这个对象的synchronized方法（如果一个对象有多个synchronized方法，只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法，其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法）。这时，不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说，其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法；
2）是某个类的范围，synchronized static aStaticMethod{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。
2、 除了方法前用synchronized关键字，synchronized关键字还可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。用法是: synchronized(this){/*区块*/}，它的作用域是当前对象；
3、synchronized关键字是不能继承的，也就是说，基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){}，而是变成了f(){}。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法；
注意问题
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是：
（1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。
（2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。
（3）互斥信号量的初值一般为1。
使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：
（1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量。
（2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。
（3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。
概要设计：
本程序模拟商品的生产与销售，生产者producer 生产商品后添加到库存stock ，销售员seller从库存中取商品进行销售。
生产者：
p(Empty);
p(Mutex);
stocks++;
临界区
v(Mutex);
v(Full);
sleep(n);
销售者：
p(Full);
p(Mutex);
stocks--;
临界区
v(Mutex);
v(Empty);
sleep(n);
详细代码实现：
销售线程
class SellerThread extends Thread {
    private String sellerName;
    public SellerThread(String sName) {
        super();
        sellerName = sName;
    }
    public void run() {
        while (!interrupted()) {
            try {
            PS.Full.p();
            PS.Mutex.p();
            PS.stocks--;
            PS.stockJLabel.setText(String.valueOf(PS.stocks));
            PS.showjProgressBar1.setValue((int) (100 * (double) (PS.stocks) / PS.stockNum));
            PS.outjTextArea1.setText (Text() + "\r\n" + "ThreadName:    " + sellerName + "\tGlobal  value:" + PS.stocks);
            PS.Mutex.v();
            PS.Empty.v();
            sleep((long) ((10000) * Math.random()));
            } catch (InterruptedException ex) {
                break;
            }
        }
    }
}
生产线程
class ProducerThread extends Thread {
    private String producerName;
    public ProducerThread(String sName) {
        super();
        producerName = sName;
    }
    public void run() {
        while (!interrupted()) {
            try {
            PS.Empty.p();
            PS.Mutex.p();
            PS.stocks++;
            PS.stockJLabel.setText(String.valueOf(PS.stocks));

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