进程 | 生产者和消费者

最新推荐文章于 2023-10-09 00:04:07 发布

原创最新推荐文章于 2023-10-09 00:04:07 发布 · 151 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux

本文介绍了操作系统中进程和线程的概念，以及生产者-消费者模型在多线程环境下的应用。通过使用互斥锁和条件变量，实现了生产者和消费者之间的同步，防止缓冲区溢出或空洞。当缓冲区满时，生产者阻塞，消费者运行；反之，消费者阻塞，生产者运行。文章还提及了死锁问题和银行家算法作为死锁预防的策略。

这其实是操作系统上的内容，进程，系统分配资源的最小单位，线程，系统执行指令的最小单位（也可以叫执行任务）
操作系统，充分利用电气特性提升操作任务的性能，同时多进程提升并发执行性能。
现实生活中，生产者–消费者关系。
这是一个很强的一前一后、一前一后……的同步逻辑关系。
说白了，就像流水线。
这其实也是通信的一种，生产者–>缓存区—>消费者
当缓存区为空时，消费者通知生产者快点生产。此时消费者阻塞，生产者在跑。
当缓存区满的时候，生产者通知消费者，缓存区满了，我不能再生产了（生产者），此时生产者阻塞，消费者在跑。
可以通过加锁，实现，生产者生产一块饼干，消费者接着就吃一块饼干。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <pthread.h>

const int BUFFER_SIZE = 5;
std::vector<int> buffer;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t _cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void* producer(void* arg) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);						//保护线程同步条件变量锁

        while (buffer.size() == BUFFER_SIZE) {
            // 缓冲区已满，等待消费者消费数据	生产者不能再生产数据
            std::cout << "Producer: Buffer is full. Waiting...\n";
            pthread_cond_wait(&_cond, &mutex);			//生产者在等 线程同步条件变量被消费者占用
        }

        buffer.push_back(i);
        std::cout << "Producer: Produced data: " << i << "\n";

        pthread_cond_signal(&_cond); // 唤醒等待的消费者线程 把线程同步条件变量释放，然后消费者可以占用
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        while (buffer.empty()) {
            // 缓冲区为空，等待生产者生产数据
            std::cout << "Consumer: Buffer is empty. Waiting...\n";
            pthread_cond_wait(&_cond, &mutex);
        }

        int data = buffer.back();
        buffer.pop_back();
        std::cout << "Consumer: Consumed data: " << data << "\n";

        pthread_cond_signal(&_cond); // 唤醒等待的生产者线程
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producerThread, consumerThread;
    pthread_create(&producerThread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumerThread, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producerThread, NULL);
    pthread_join(consumerThread, NULL);

    return 0;
}

pthread_join(producerThread, NULL);表示阻塞当前的main进程，让进程producerThread去跑
后面还有，哲学家吃饭问题、抽烟问题。
其实，后面还可以延伸到死锁问题，死锁预防（银行家算法），其本质就是按照一定规则推算，当下的所有资源能不能满足所有进程的执行，如果可以，这说明不会存在死锁，否者，会发生死锁。应当解决死锁问题。那么就涉及到如何解决死锁问题。