1生产者 10消费者 3缓冲区

本文通过一个具体的生产者消费者问题实例,介绍了如何使用信号量和关键段解决多线程同步问题,并提出了一种确保所有线程正确结束的方法。

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这段代码是参考博文http://blog.youkuaiyun.com/morewindows/article/details/7577591,但是发现了其中一个小小的bug,当其中一个线程结束while循环的时候,其他线程并没有结束while循环,仍然会从缓冲区中取数据,这就造成了一个缓冲区明明没有数据了,其他线程还来取数据。
解决办法是定义全局变量:
volatile bool tellOtherConsumerEnd = true; //告诉其他线程本次工作结束,缓冲池中已无数据
由于在关键段中,每次只能有一个线程进去对其进行修改,当最后一次从缓冲区中取出数据后,就将tellOtherConsumerEnd = false,其他线程就不能再取数据了。

//1生产者 10消费者 3缓冲区
#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <windows.h>
//设置控制台输出颜色
BOOL SetConsoleColor(WORD wAttributes)
{
	HANDLE hConsole = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
	if (hConsole == INVALID_HANDLE_VALUE)
		return FALSE;

	return SetConsoleTextAttribute(hConsole, wAttributes);
}
const int END_PRODUCE_NUMBER = 10;  //生产产品个数
const int BUFFER_SIZE = 3;          //缓冲区个数
int g_Buffer[BUFFER_SIZE];          //缓冲池
int g_i, g_j;
volatile bool tellOtherConsumerEnd = true;  //告诉其他线程本次工作结束,缓冲池中已无数据
//信号量与关键段
CRITICAL_SECTION g_cs;
HANDLE g_hSemaphoreBufferEmpty, g_hSemaphoreBufferFull;
//生产者线程函数
unsigned int __stdcall ProducerThreadFun(PVOID pM)
{
	for (int i = 1; i <= END_PRODUCE_NUMBER; i++)//要求生产END_PRODUCE_NUMBER数量的产品,所以会有一个for循环
	{
		//等待有空的缓冲区出现
		WaitForSingleObject(g_hSemaphoreBufferEmpty, INFINITE);//等待缓冲池空的信号量为>0,然后使该信号量--

		//互斥的访问缓冲区
		EnterCriticalSection(&g_cs);
		g_Buffer[g_i] = i;
		printf("生产者在缓冲池第%d个缓冲区中投放数据%d\n", g_i, g_Buffer[g_i]);
		g_i = (g_i + 1) % BUFFER_SIZE;
		LeaveCriticalSection(&g_cs);

		//通知消费者有新数据了
		ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferFull, 1, NULL);  //使记录有产品的缓冲区个数++
	}
	printf("生产者完成任务,线程结束运行\n");
	return 0;
}
//消费者线程函数
unsigned int __stdcall ConsumerThreadFun(PVOID pM)
{
	while (true)   //为什么是死循环,因为一个线程可以访问多次缓冲区,不是说一个线程只能访问一次缓冲区
	{
		//等待非空的缓冲区出现
		WaitForSingleObject(g_hSemaphoreBufferFull, INFINITE);   //当有产品的缓冲区个数>0,的时候就允许进入,同时使记录有产品的缓冲区信号量--

		//互斥的访问缓冲区
		EnterCriticalSection(&g_cs);
		SetConsoleColor(FOREGROUND_GREEN);
		
		if (tellOtherConsumerEnd)
		{
			printf("  编号为%d的消费者从缓冲池中第%d个缓冲区取出数据%d\n", GetCurrentThreadId(), g_j, g_Buffer[g_j]);
			SetConsoleColor(FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE);
		}
		
		if (g_Buffer[g_j] == END_PRODUCE_NUMBER)//结束标志
		{
			tellOtherConsumerEnd = false;
			LeaveCriticalSection(&g_cs);
			//通知其它消费者有新数据了(结束标志)
			ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferFull, 1, NULL);//使记录有产品的缓冲区的信号量++
			break;
		}
		g_j = (g_j + 1) % BUFFER_SIZE;   //为了让线程能够循环有序的从缓冲区中取得数据
		LeaveCriticalSection(&g_cs);

		Sleep(50); //some other work to do

		ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferEmpty, 1, NULL);   //使记录空缓冲区的信号量++
	}
	SetConsoleColor(FOREGROUND_GREEN);
	printf("  编号为%d的消费者收到通知,线程结束运行\n", GetCurrentThreadId());
	SetConsoleColor(FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE);
	return 0;
}
int main()
{
	printf("  生产者消费者问题   1生产者 10消费者 3缓冲区\n\n\n");

	InitializeCriticalSection(&g_cs); //初始化关键段
	//初始化信号量,一个记录有产品的缓冲区个数,另一个记录空缓冲区个数.
	g_hSemaphoreBufferEmpty = CreateSemaphore(NULL, 3, 3, NULL);//默认安全机制,初始资源数量为4,最大资源数量为4
	g_hSemaphoreBufferFull = CreateSemaphore(NULL, 0, 3, NULL);//初始资源数量为0,最大资源数量为4
	g_i = 0;
	g_j = 0;
	memset(g_Buffer, 0, sizeof(g_Buffer));//g_Buffer后面的sizeof(g_Buffer)个字节用0替换并返回g_Buffer

	const int THREADNUM = 11;
	HANDLE hThread[THREADNUM];
	//生产者线程
	hThread[0] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ProducerThreadFun, NULL, 0, NULL);
	//消费者线程
	for (int i = 1; i < THREADNUM;i++)
	{
		hThread[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ConsumerThreadFun, NULL, 0, NULL);
	}

	WaitForMultipleObjects(THREADNUM, hThread, TRUE, INFINITE);
	for (int i = 0; i < THREADNUM; i++)
		CloseHandle(hThread[i]);

	//销毁信号量和关键段
	CloseHandle(g_hSemaphoreBufferEmpty);
	CloseHandle(g_hSemaphoreBufferFull);
	DeleteCriticalSection(&g_cs);
	system("pause");
	return 0;
}

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