Linux多线程之同步2 —— 生产者消费者模型
思路
生产者和消费者(互斥与同步)。资源用队列模拟(要上锁,一个时间只能有一个线程操作队列)。
m个生产者。拿到锁,且产品不满,才能生产。当产品满,则等待,等待消费者唤醒。当产品由空到不空,通知消费者。
n个消费者。拿到锁,且有产品,才能消费。当产品空,则等待,等待生产者唤醒。当产品由满到不满,通知生产者。
生产者条件:队列不满
消费者条件:队列不空
因此有两个条件变量。
代码
/************************************************************************* > File Name: main.c > Author: KrisChou > Mail:zhoujx0219@163.com > Created Time: Tue 26 Aug 2014 02:55:01 PM CST ************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> #define CNT 20 /* 最多生产20个产品 */ /* 用队列模拟车间 */ /* front和tail初始化均为0,tail是下一个资源生成的下一个数组空间下标 */ typedef struct tag { int s_arr[CNT + 1] ; /* 生产20个产品,必须有21个空间,因为如果空间都装满产品,无法区别队列满和队列空 */ int s_front ; int s_tail ; }QUEUE,*pQUEUE ; QUEUE my_que ; /* 资源为空 */ int que_empty(pQUEUE pq) { return pq ->s_front == pq -> s_tail ; } /* 资源为满 */ int que_full(pQUEUE pq) { return (pq -> s_tail + 1)% (CNT+1) == pq -> s_front ; } int que_cnt(pQUEUE pq) { return (pq -> s_tail - pq ->s_front + CNT + 1)% (CNT + 1) ; } pthread_mutex_t mutex ; pthread_cond_t cond_pro, cond_con ; void* pro_handler(void* arg) { pthread_detach(pthread_self()); while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex) ; while(que_full(&my_que)) { pthread_cond_wait(&cond_pro, &mutex); } my_que.s_arr[my_que.s_tail ] = rand() % 1000 ; my_que.s_tail = (my_que.s_tail + 1)% (CNT + 1) ; if(que_cnt(&my_que) == 1) { pthread_cond_broadcast(&cond_con); } printf("produce a product, total num : %d \n", que_cnt(&my_que)); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand()%3 + 1); } } void* con_handler(void* arg) { pthread_detach(pthread_self()); while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while(que_empty(&my_que)) { pthread_cond_wait(&cond_con, &mutex); } my_que.s_front = (my_que.s_front + 1) % (CNT + 1) ; if(que_cnt(&my_que) == CNT - 1) { /*由于我们的主线程是等消费者线程创建完之后,再创建生产者线程, 因此一开始所有消费者线程都会挂起,在条件变量cond_pro的队列里排队 因此需要用broadcast通知所有消费者线程。 不然一次就通知一个生产者线程,就此消费者线程会抢锁。 当然,如果一开始主线程先创建生产者线程,再创建消费者线程, 由于生产者线程不会全部阻塞,因此可以使用signal来唤醒一个 */ pthread_cond_broadcast(&cond_pro); } printf("consume a product, total num: %d \n", que_cnt(&my_que)); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand()%3 + 1); } } int main(int argc, char* argv[])//exe pro_num con_num { int con_cnt , pro_cnt ; my_que.s_front = 0 ; my_que.s_tail = 0 ; pro_cnt = atoi(argv[1]) ; con_cnt = atoi(argv[2]) ; srand(getpid()); pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_cond_init(&cond_pro, NULL); pthread_cond_init(&cond_con, NULL); pthread_t* arr = (pthread_t*)calloc(con_cnt + pro_cnt, sizeof(pthread_t)); int index = 0 ; while(con_cnt > 0) { pthread_create(arr + index , NULL, con_handler, NULL); index ++ ; con_cnt -- ; } sleep(5); while(pro_cnt > 0) { pthread_create(arr + index , NULL, pro_handler, NULL); index ++ ; pro_cnt -- ; } while(1) ; pthread_mutex_destroy(&mutex); pthread_cond_destroy(&cond_pro); pthread_cond_destroy(&cond_con); return 0 ; }
Makefile
main:main.c
gcc -o $@ $< -lpthread