浅谈生产者消费者模型(Linux系统下的两种实现方法)

生产者消费者问题是同步问题中的一种常见情况，借用一下维基百科的话

生产者消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。

第一种实现信号量配合互斥锁实现，这种方法很清晰简单

信号量：

信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程/进程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。当一个线程调用Wait操作时，它要么得到资源然后将信号量减一，要么一直等下去（指放入阻塞队列），直到信号量大于等于一时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为释放了由信号量守护的资源。

wait, release在Linux下

int sem_wait(sem_t * sem);
int sem_post(sem_t * sem);

设定两个信号量，empty用来表示空槽的个数，full用来表示占有的个数

生产者在向任务队列里放资源时，调用sem_wait(&full)来检查队列是否已满，如果满的话，就阻塞，直到有消费者从里面取资源再苏醒，如果不满，就放资源，并通知消费者来取。

消费者在从任务队列里取资源时，调用sem_wait(&empty)来检查队列是否为空，如果空的话，就阻塞，直到有生产者向里面放资源再苏醒，如果不空，就取资源，并通知生产者来放。

而互斥锁仅仅是为了防止多个线程同时对队列进行操作，造成未知的结果。

#include #include #include #define MAX 5 //队列长度pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;sem_t full; 	//填充的个数sem_t empty; 	//空槽的个数int top = 0;   //队尾int bottom = 0; //队头void* produce(void* arg){	int i;	for ( i = 0; i < MAX*2; i++)	{		printf("producer is preparing data/n");		sem_wait(&empty);//若空槽个数低于0阻塞				pthread_mutex_lock(&mutex);				top = (top+1) % MAX;		printf("now top is %d/n", top);		pthread_mutex_unlock(&mutex);				sem_post(&full);	}	return (void*)1;}void* consume(void* arg){	int i;	for ( i = 0; i < MAX*2; i++)	{		printf("consumer is preparing data/n");		sem_wait(&full);//若填充个数低于0阻塞			pthread_mutex_lock(&mutex);				bottom = (bottom+1) % MAX;		printf("now bottom is %d/n", bottom);		pthread_mutex_unlock(&mutex);				sem_post(&empty);	}	return (void*)2;}int main(int argc, char *argv[]){	pthread_t thid1;	pthread_t thid2;	pthread_t thid3;	pthread_t thid4;	int ret1;	int ret2;	int ret3;	int ret4;	sem_init(&full, 0, 0);	sem_init(&empty, 0, MAX);	pthread_create(&thid1, NULL, produce, NULL);	pthread_create(&thid2, NULL, consume, NULL);	pthread_create(&thid3, NULL, produce, NULL);	pthread_create(&thid4, NULL, consume, NULL);	pthread_join(thid1, (void**)&ret1);	pthread_join(thid2, (void**)&ret2);	pthread_join(thid3, (void**)&ret3);	pthread_join(thid4, (void**)&ret4);	return 0;}