基于环形队列(RingQueue)的单生产者单消费者模型(借助信号量维护生产者和消费者之间的同步关系)

本文探讨了如何利用环形队列和信号量改进生产者消费者模型,确保消费者不超过生产者,通过下标操作数据,并详细介绍了关键的成员变量、构造函数和函数实现。

之前说过基于阻塞队列的生产者消费者模型,当时使用的是条件变量,当队列已满,就将生产者线程加入到条件变量阻塞等待;当队列已空,就将消费者线程加入到条件变量阻塞等待。 

这次我们采用环形队列来实现生产者消费者模型,使用的是信号量


目录

一、环形队列

1、规则一:消费者不能超过生产者

2、规则二:生产者/消费者 通过下标 添加/消费 数据

二、基于环形队列的生产者消费者模型

1、成员变量

2、构造函数

3、析构函数

 4、Push函数

 5、Pop函数


一、环形队列

环形队列的模型图如下,生产者和消费者共用一个容器,一开始两者从同一个地方出发,生产者先放数据,消费者跟在后面拿数据。为了保证这个行为可以持续,我们需要遵守几个规则。

1、规则一:消费者不能超过生产者

消费者取数据的前提就是,所在位置中有数据。如果生产者只生产了三个数据,但是消费者却已经走了四个位置,这很显然是不合理的,当所在位置无数据时,消费者应该停下来。

==》所以我们采取的措施是 设置空白位置的信号量blank_sem数据个数的信号量data_sem

信号量的本质就是一个计数器,生产者要添加数据,就需要空位置,所以需要一个记录有多少空白位置的计数器;消费者要减少数据,就需要有数据,所以需要一个有多少数据可供自己消费的计数器。可消费的数据个数为0时,data_sem就会阻止消费者继续消费数据,同时将消费者线程挂起!

如果对信号量的申请和释放过程不熟悉,可以参考下面这个博客

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