生产者和消费者问题

一个不错的例子,练手用



这是一个非常经典的多线程题目,题目大意如下:有一个生产者在生产产品,这些产品将提供给若干个消费者去消费,为了使生产者和消费者能并发执行,在两者之间设置一个有多个缓冲区的缓冲池,生产者将它生产的产品放入一个缓冲区中,消费者可以从缓冲区中取走产品进行消费,所有生产者和消费者都是异步方式运行的,但它们必须保持同步,即不允许消费者到一个空的缓冲区中取产品,也不允许生产者向一个已经装满产品且尚未被取走的缓冲区中投放产品。

#include <pthread.h>  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h> 
#define bool int
#define false 0
#define true 1
#define BUFFER_LENGTH 100

pthread_mutex_t mylock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

bool producer_wait = false;
bool consumer_wait = false;

int size = 0;
int buffer[BUFFER_LENGTH];
int front=0,rear=-1;

void *producer(void *arg)
{
	while(true)
	{
		pthread_mutex_lock(&mylock);
		if(size == BUFFER_LENGTH)
		{
			printf("buffer is full \n");
			producer_wait =true;
			pthread_cond_wait(&cond_full,&mylock);
			producer_wait = false;
		}

		rear = (rear+1)%BUFFER_LENGTH;
		buffer[rear] = rand()%BUFFER_LENGTH;
		printf("producer product the item %d:%d\n",rear,buffer[rear]);
		++ size;

		if(size == 1)
		{
			while(true)
			{
				if(consumer_wait)
				{
					pthread_cond_signal(&cond_empty);
					break;
				}
			}
		}	

		pthread_mutex_unlock(&mylock);
	}
}

void *consumer(void *arg)
{
	while(true)
	{
		pthread_mutex_lock(&mylock);
		if(size == 0)
		{
			printf("buffer is empty\n");
			consumer_wait = true;
			pthread_cond_wait(&cond_empty,&mylock);
			consumer_wait = false;
		}

		printf("consumer consumes an item %d:%d \n",front,buffer[front]);
		front = (front + 1)%BUFFER_LENGTH;
		-- size;
		if(size == BUFFER_LENGTH-1)
		{
			while(true)
			{
				if(producer_wait)
				{
					pthread_cond_signal(&cond_full);
					break;

				}
			}
		}

		pthread_mutex_unlock(&mylock);
	}
}



int main()
{
	pthread_t producer_id;
	pthread_t consumer_id;

	pthread_create(&producer_id,NULL,producer,NULL);
	pthread_create(&consumer_id,NULL,consumer,NULL);

	sleep(1);
	return 0;
}


生产者消费者问题算法实现》 设计思想 因为有多个缓冲区,所以生产者线程没有必要在生成新的数据之前等待最后一个数据被消费者线程处理完毕。同样,消费者线程并不一定每次只能处理一个数据。在多缓冲区机制下,线程之间不必互相等待形成死锁,因而提高了效率。   多个缓冲区就好像使用一条传送带替代托架,传送带上一次可以放多个产品。生产者在缓冲区尾加入数据,而消费者则在缓冲区头读取数据。当缓冲区满的时候,缓冲区就上锁并等待消费者线程读取数据;每一个生产消费动作使得传送带向前移动一个单位,因而,消费者线程读取数据的顺序数据产生顺序是相同的。 可以引入一个count计数器来表示已经被使用的缓冲区数量。用hNotEmptyEvent hNotFullEvent 来同步生产者消费者线程。每当生产者线程发现缓冲区满( count=BufferSize ),它就等待hNotEmptyEvent 事件。同样,当消费者线程发现缓冲区空,它就开始等待hNotEmptyEvent。生产者线程写入一个新的数据之后,就立刻发出hNotEmptyEvent 来唤醒正在等待的消费者线程;消费者线程在读取一个数据之后,就发出hNotFullEvent 来唤醒正在等待的生产者线程。 程序的设计思想大致为:设置一while循环,pi生产者访问临界区,得到权限访问缓冲区,如果缓冲区满的,则等待,直到缓冲区非满;访问互斥锁,当得到互斥锁且缓冲区非满时,跳出while循环,开始产生新数据,并把数据存放于Buffer缓冲区中,当数据存放结束则结束临界区;接着唤醒消费者线程;ci消费者访问临界区,得到权限访问缓冲区,如果缓冲区为空,没有可以处理的数据,则释放互斥锁且等待,直到缓冲区非空;当等到缓冲区非空时,跳出while循环;消费者获得数据,并根据所获得的数据按类别消费(当消费者获得的数据为大写字母时,则把大写字母转换成小写字母,并显示;当消费者获得的数据为小写字母时,则把小写字母转换成大写字母,并显示;当消费者获得的数据为字符0、1、2、……8、9时,把这些字符直接显示到屏幕;当消费者获得的数据为符号(+、-、*、\……)时,把这些符号打印成7行7列的菱形);处理完数据后,结束临界区;接着唤醒生产者线程。
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