生产消费者模型

生产者/消费者模型
原文地址：http://blog.youkuaiyun.com/sicofield/article/details/8849392

产者/消费者模型描述如下：有一个或多个生产者生产某种类型的数据，并防止在缓冲区（可以是数组也可以是队列等数据结构）中；有一个消费者可以从缓冲区中取数据，每次取一项；系统保证避免对缓冲区的重复操作，也就是说在任何时候只有一个主体（生产者或消费者）可以访问缓冲区。问题要确保缓冲区不溢出，即当缓冲区满时，生成者不会继续向其中添加数据；当缓冲区空时，消费者不会从中移走数据。

首先列出信号量解决生产者/消费者问题的代码：

const int sizeofbuffer = /* 缓冲区容量 */;  
semaphore s = 1, n = 0, e = sizeofbuffer;  
//s用于生产者与消费者的互斥，n用于判定缓冲区是否为空，s用于判定缓冲区是否满  
void producer()  
{  
    while (true)   
    {  
        produce();  
        semWait(e);  
        semWait(s);  
        append();  
        semSignal(s);  
        semSignal(n);  
    }  
}  
void consumer()  
{  
    while (true)   
    {  
        semWait(n);  
        semWait(s);  
        take();  
        semSignal(s);  
        semSignal(e);  
        consume();  
    }  
}  
void main()  
{  
    parbegin (producer, consumer);  
}  

管程代码：

/* program producerconsumer */  
monitor boundedbuffer;                             
char buffer [N];                    /*N个元素大小的缓冲区*/  
int nextin, nextout;                /*缓冲区指针*/  
int count;                      /*缓冲区中可用元素个数*/  
cond notfull, notempty;             /*条件变量*/  
void append (char x)  
{  
    if (count == N) cwait(notfull);       /*缓冲区满，禁止写入，防止溢出*/  
    buffer[nextin] = x;  
    nextin = (nextin + 1) % N;  
    count++;                            /*多了一个数据*/  
    csignal (nonempty);             /*通知消费者，缓冲区不空，可能有消费者阻塞*/  
}  
void take (char x)  
{  
    if (count == 0) cwait(notempty);    /*缓冲区空，禁止取数据，防止溢出*/  
    x = buffer[nextout];  
    nextout = (nextout + 1) % N);  
    count--;                             /*数据项少了一项*/  
    csignal (notfull);                   /*通知生产者，缓冲区不满，可能有生产者阻塞*/  
}  
{                                /*管程体*/  
    nextin = 0; nextout = 0; count = 0;      /*缓冲区初始化为空*/  
}  
void producer()  
{  
    char x;  
    while (true) {  
    produce(x);  
    append(x);  
    }  
}  
void consumer()  
{  
    char x;  
    while (true) {  
    take(x);  
    consume(x);  
    }  
}  
void main()  
{  
    parbegin (producer, consumer);  
}  

消息传递代码：

const int  
capacity = /* 缓冲区容量 */ ;  
null = /* 空消息 */ ;  
int i;  
void producer()  
{   
    message pmsg;  
    while (true)   
    {  
        receive (mayproduce,pmsg);  
        pmsg = produce();  
        send (mayconsume,pmsg);  
    }  
}  
void consumer()  
{   
    message cmsg;  
    while (true)   
    {  
        receive (mayconsume,cmsg);  
        consume (cmsg);  
        send (mayproduce,null);  
    }  
}  
void main()  
{  
    create_mailbox (mayproduce);  
    create_mailbox (mayconsume);  
    for (int i = 1;i <= capacity;i++)   
        send (mayproduce,null);  
    parbegin (producer,consumer);  
}