生产者/消费者模型改进版 ——队列
来源:互联网 发布:数据重采样 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 00:46
上述消费者/生产者模型比较简单,缓冲区中只能容纳一条消息。生产者每提交一条消息到缓冲区中,就会通知消费者,等消费者取走消息之后才能提交下一条消息。同样,消费者也必须等待生产者提交一条消息后才能进行处理。这种设计的效率是比较低下的。
如果将缓冲区设计为一个先进先出的队列,可以同时容纳多条消息,那么只要缓冲区不满,生产者就可以提交消息;同时,只要缓冲区不空,消费者就可以取出消息进行处理。这将大大提高整个程序的效率。
实现时,可以利用信号量计数的特性,用信号量的值表示缓冲区中消息的个数及空闲空间的个数。但这时由于生产者和消费者可能同时访问缓冲区,故需要再用一个互斥量来进行保护。
综上,对一个缓冲区需要定义以下三个同步变量:
sem_t full; /* 表示缓冲区中消息的个数 */
sem_t empty;/* 表示缓冲区中的空闲空间(还能容纳的消息个数) */
pthread_mutex_t lock; /* 同步对缓冲区的访问 */
这些同步变量的初始化如下:
sem_init(&full, 0, 0); /* 缓冲区中消息数为0 */
sem_init(&empty, 0, N); /* 缓冲区中的空闲空间数为N,即缓冲区的容量 */
pthread_mutex_init(&lock, NULL); /* 初始化互斥量 */
#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#include <time.h>#include <string.h>#include "SqQueue.h"// 信号量和缓冲区struct data{sem_t empty; // 用来控制生产者,只有缓冲区为空,生产者才可以生产消息sem_t full; // 用来控制消费者,只有缓冲区有数据,才可以消费Queue q; // 缓冲区队列};struct data msg;// 互斥锁pthread_mutex_t mutex;int num = 0;// 生产者线程工作函数void *Produce(void *v){while (1){int time = rand() % 100 + 1;usleep(time*10000);// 只要队列不满 就能生产消息, empty代表当前队列剩余的空间sem_wait(&msg.empty);pthread_mutex_lock(&mutex); // 抢锁num++; // 生产一个消息 // 将消息放入到队列里面EnQueue (&(msg.q), num);printf ("生产一条消息\n");pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁// 生产完了,通知消费者进行消费sem_post(&msg.full);}}// 消费者线程工作函数void *Consum(void *v){char buf[32];while (1){int time = rand() % 100 + 1;usleep(time*10000);// 只有缓冲区有数据,就能消费消息, full当前队列消息的个数sem_wait(&msg.full);pthread_mutex_lock(&mutex); // 抢锁int num;DeQueue(&(msg.q), &num); // 去队列里取出一条消息printf("消费了一条消息: %d\n", num);pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁// 消费完了,通知生产则会进行生产sem_post(&msg.empty);}}int main(){srand ((unsigned int)time(NULL));// 初始化信号量sem_init(&msg.empty, 0, 10); // 生产者,一开始要生产 10 条消息sem_init(&msg.full, 0, 0); // 消费者,一开始要不能消费消息// 初始化互斥锁pthread_mutex_init(&mutex, NULL);// 初始化队列InitQueue(&(msg.q));pthread_t produceId;pthread_t consumId;int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){// 创建生产者线程pthread_create(&produceId, NULL, Produce, NULL);pthread_detach(produceId);}// 创建消费者线程pthread_create(&consumId, NULL, Consum, NULL);// 等待线程结束pthread_join(consumId, NULL);// 销毁信号量sem_destroy(&msg.empty);sem_destroy(&msg.full);// 销毁互斥锁pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;}
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