多线程的那点儿事（之生产者-消费者）

本文介绍了生产者-消费者模型的原理及应用，通过具体的代码示例解释了如何利用该模型实现多线程间的通信，并强调了正确使用信号量的重要性。

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生产者-消费者是很有意思的一种算法。它的存在主要是两个目的，第一就是满足生产者对资源的不断创造；第二就是满足消费者对资源的不断索取。当然，因为空间是有限的，所以资源既不能无限存储，也不能无限索取。

生产者的算法，

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WaitForSingleObject(hEmpty, INFINITE);
WaitForSingleObject(hMutex, INIFINITE);
/* produce new resources */
ReleaseMutex(hMutex);
ReleaseSemaphore(hFull, 1, NULL);

    WaitForSingleObject(hEmpty, INFINITE);
    WaitForSingleObject(hMutex, INIFINITE);
    /* produce new resources */
    ReleaseMutex(hMutex);
    ReleaseSemaphore(hFull, 1, NULL);

消费者的算法，

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WaitForSingleObject(hFull, INFINITE);
WaitForSingleObject(hMutex, INIFINITE);
/* consume old resources */
ReleaseMutex(hMutex);
ReleaseSemaphore(hEmpty, 1, NULL);

    WaitForSingleObject(hFull, INFINITE);
    WaitForSingleObject(hMutex, INIFINITE);
    /* consume old resources */
    ReleaseMutex(hMutex);
    ReleaseSemaphore(hEmpty, 1, NULL);

那么，有的朋友可能会说了，这么一个生产者-消费者算法有什么作用呢。我们可以看看它在多线程通信方面是怎么发挥作用的？首先我们定义一个数据结构，

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typedef struct _MESSAGE_QUEUE
{
int threadId;
int msgType[MAX_NUMBER];
int count;
HANDLE hFull;
HANDLE hEmpty;
HANDLE hMutex;
}MESSAGE_QUEUE;

typedef struct _MESSAGE_QUEUE
{
    int threadId;
    int msgType[MAX_NUMBER];
    int count;
    HANDLE hFull;
    HANDLE hEmpty;
    HANDLE hMutex;
}MESSAGE_QUEUE;

那么，此时如果我们需要对一个线程发送消息，该怎么发送呢，其实很简单。我们完全可以把它看成是一个生产者的操作。

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void send_mseesge(int threadId, MESSAGE_QUEUE* pQueue, int msg)
{
assert(NULL != pQueue);
if(threadId != pQueue->threadId)
return;
WaitForSingleObject(pQueue->hEmpty, INFINITE);
WaitForSingleObject(pQueue->hMutex, INFINITE);
pQueue->msgType[pQueue->count ++] = msg;
ReleaseMutex(pQueue->hMutex);
ReleaseSemaphore(pQueue->hFull, 1, NULL);
}

void send_mseesge(int threadId, MESSAGE_QUEUE* pQueue, int msg)
{
    assert(NULL != pQueue);
    
    if(threadId != pQueue->threadId)
        return;

    WaitForSingleObject(pQueue->hEmpty, INFINITE);
    WaitForSingleObject(pQueue->hMutex, INFINITE);
    pQueue->msgType[pQueue->count ++] = msg;
    ReleaseMutex(pQueue->hMutex);
    ReleaseSemaphore(pQueue->hFull, 1, NULL);    
}

既然前面说到发消息，那么线程自身就要对这些消息进行处理了。

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void get_message(MESSAGE_QUEUE* pQueue, int* msg)
{
assert(NULL != pQueue && NULL != msg);
WaitForSingleObject(pQueue->hFull, INFINITE);
WaitForSingleObject(pQueue->hMutex, INFINITE);
*msg = pQueue->msgType[pQueue->count --];
ReleaseMutex(pQueue->hMutex);
ReleaseSemaphore(pQueue->hEmpty, 1, NULL);
}

void get_message(MESSAGE_QUEUE* pQueue, int* msg)
{
    assert(NULL != pQueue && NULL != msg);

    WaitForSingleObject(pQueue->hFull, INFINITE);
    WaitForSingleObject(pQueue->hMutex, INFINITE);
    *msg = pQueue->msgType[pQueue->count --];
    ReleaseMutex(pQueue->hMutex);
    ReleaseSemaphore(pQueue->hEmpty, 1, NULL);   
}

总结：
    （1）生产者-消费者只能使用semphore作为锁
    （2）编写代码的时候需要判断hFull和hEmpty的次序
    （3）掌握生产者-消费者的基本算法很重要，但更重要的是自己的实践