apue之多线程实现生产者消费者模型
今天，通过一个停车场的例子巩固下所学的生产者消费者的知识。
用一个数据结构来描述下停车场结构：
停车场应该包含停车空间，用数组carpark表示
停车场的车辆容量capatity
停车场现有的车辆数目occupied
下一个进来的车的停车位置nextin
下一个取走车的停车位置nextout
记录停车场进入车辆的总和 cars_in
记录停车场出去车辆的总和cars_out
互斥锁lock，表示该结构的数据被线程互斥的使用
条件变量space，表示停车场是否有空位
条件变量car，描述停车场是否有车
用户线程同步的线程屏障bar
本项目中有两个生产者（网停车场停车）和两个消费者（从停车场取车）和一个监督者（实时打印停车场消息），用5个线程实现
main()函数接受接收命令函的参数，初始化ourpark结构数组：
int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 2) { printf("Usage: %s carparksize\n", argv[0]); exit(1); } cp_t ourpark; initialise(&ourpark, atoi(argv[1])); // 初始化停车场数据结构 pthread_t car_in, car_out, m; // 定义线程变量 pthread_t car_in2, car_out2; pthread_create(&car_in, NULL, car_in_handler, (void *)&ourpark); // 创建往停车场停车线程（生产者1） pthread_create(&car_out, NULL, car_out_handler, (void *)&ourpark); // 创建从停车场取车线程（消费者1） pthread_create(&car_in2, NULL, car_in_handler, (void *)&ourpark); // 创建往停车场停车线程（生产者2） pthread_create(&car_out2, NULL, car_out_handler, (void *)&ourpark); // 创建从停车场取车线程（消费者2） pthread_create(&m, NULL, monitor, (void *)&ourpark); // 创建用于监控停车场状况的线程 // pthread_join 的第二个参数设置为 NULL，表示并不关心线程的返回状态，仅仅等待指定线程（第一个参数）的终止 pthread_join(car_in, NULL); pthread_join(car_out, NULL); pthread_join(car_in2, NULL); pthread_join(car_out2, NULL); pthread_join(m, NULL); exit(0); }
生产者就是网停车场停车的人，函数原型为：static void* car_in_handle(void *carpark_in)
生产者网停车场停车需要读写ourpark数据，由于有2个生产者消费者，所以采用互斥的方式读写，，先获取ourpark的锁：
pthread_mutex_lock(&temp->lock);
释放锁
pthread_mutex_unlock(&temp->lock);
条件变量用来等待一个条件为真，生产者这边需要等待停车场有空位，即等待条件temp->space为真，如果不为真，则需要释放锁，等待消费者的消费，然后重新获取锁
pthread_cond_wait(&temp->space,&temp->lock)
消费者取车之后，同样产生信号，告诉生产者
pthread_cond_signal(&temp->car)
static void* car_in_handler(void *carpark_in) { cp_t *temp; unsigned int seed; temp = (cp_t *)carpark_in; // pthread_barrier_wait 函数表明，线程已完成工作，等待其他线程赶来 pthread_barrier_wait(&temp->bar); while (1) { // 将线程随机挂起一段时间，模拟车辆到来的的随机性 usleep(rand_r(&seed) % ONE_SECOND); pthread_mutex_lock(&temp->lock); // 循环等待直到有停车位 while (temp->occupied == temp->capacity) pthread_cond_wait(&temp->space, &temp->lock); // 插入一个辆车（用随机数标识） temp->carpark[temp->nextin] = rand_r(&seed) % RANGE; // 各变量增量计算 temp->occupied++; temp->nextin++; temp->nextin %= temp->capacity; // 循环计数车辆停车位置 temp->cars_in++; // 可能有的人在等有车可取（线程），这是发送 temp->car 条件变量 pthread_cond_signal(&temp->car); // 释放锁 pthread_mutex_unlock(&temp->lock); } return ((void *)NULL); }
消费者模式与生产者差不多，直接上代码了，
static void* car_out_handler(void *carpark_out) { cp_t *temp; unsigned int seed; temp = (cp_t *)carpark_out; pthread_barrier_wait(&temp->bar); for (; ;) { // 将线程随机挂起一段时间，模拟车辆到来的的随机性 usleep(rand_r(&seed) % ONE_SECOND); // 获取保护停车场结构的锁 pthread_mutex_lock(&temp->lock); /* 获得锁后访问 temp->occupied 变量，此时如果车辆数为0（occupied ==0 ）， pthread_cond_wait 进行的操作是忙等，释放锁（&temp->lock）供其它线程使用。 直到 &temp->car 条件改变时再次将锁锁住 */ while (temp->occupied == 0) pthread_cond_wait(&temp->car, &temp->lock); // 增加相应的增量 temp->occupied--; // 现有车辆数目减1 temp->nextout++; temp->nextout %= temp->capacity; temp->cars_out++; // 可能有的人在等有空空车位（线程），这是发送 temp->space 条件变量 pthread_cond_signal(&temp->space); // 释放保护停车场结构的锁 pthread_mutex_unlock(&temp->lock); } return ((void *)NULL); }
停车场监控程序的代码，
static void *monitor(void *carpark_in) { cp_t *temp; temp = (cp_t *)carpark_in; for (; ;) { sleep(PERIOD); // 获取锁 pthread_mutex_lock(&temp->lock); /* 证明锁机制保证线程实现的生产者消费者模型正确的方式是： temp->cars_in - temp->cars_out - temp->occupied == 0，即总的进来的车 == 总的开出去的车 + 停车场现有的车 */ printf("Delta: %d\n", temp->cars_in - temp->cars_out - temp->occupied); printf("Number of cars in carpark: %d\n", temp->occupied); // 释放锁 pthread_mutex_unlock(&temp->lock); } return ((void *)NULL); }
