双线程高效下载问题
来源:互联网 发布:华南师范大学网络教育 编辑:程序博客网 时间:2024/05/03 20:18
一.问题描述和分析
问题描述:
双线程高效下载的过程为:程序不断的从网络中读取数据,写到缓冲区(即内存)中,然后再从缓冲区写到磁盘中。这是一个串行执行的过程。
分析:
生产者-消费者问题的思想为:生产者不断地往缓冲区生产数据,消费者不断从缓冲区中消费数据。
该问题符合用生产者-消费者问题,程序的一部分功能负责从网络读取数据,写到缓冲区中,该为生产者;程序的另一部分功能负责从缓冲区读取数据,写道本地磁盘中,该为消费者。
我们可以将这两部分串行的功能,通过两个线程实现并行化,一个线程实现生产者的功能,另一个线程实现消费者的功能。这里还需要设置两个信号量:一个“空信号量,即该位置为空”的信号量;一个“满信号量,即该位置已有数据”的信号量。
二.伪代码实现如下:
类的声明如下:
//类的声明如下class Thread{public:Thread(void(*work_func)()); //该线程执行的函数为work_func ~Thread();void start(); //启动线程void abort(); //终止线程};class Semaphore{public:Semaphore(int count,int max_count);//表示信号量初始值为count,信号量的最大值为max_count ~Semaphore();void Signal(); //count++ 信号量加一void Unsignal(); //count-- 信号量减一};class Mutex //互斥锁{public:WaitMutex(); //加锁 ReleaseMutex(); //解锁};
主函数实现如下:
#define BUFFER_COUNT 100 //定义缓冲区大小Block g_buffer[BUFFER_COUNT]; //定义缓冲区Thread g_threadA(PROCA); //定义线程A,其执行函数为PROCAThread g_threadB(PROCB); //定义线程B,其执行函数为PROCB//由于缓冲区初始为空,所以满信号量g_seFull初始为0,空信号量g_seEmpty初始为缓冲区大小BUFFER_COUNTSemaphore g_seFull(0,BUFFER_COUNT); //定义信号量g_seFull,初始值为0,最大为BUFFER_COUNTSemaphore g_seEmpty(BUFFER_COUNT,BUFFER_COUNT);//定义信号量g_seEmpty,其初始值为BUFFER_COUNT,最大值为BUFFER_COUNTbool g_downloadComplete; //定义从网络下载是否完成int in_index; //生产者的指针int out_index; //消费者的指针void main(){g_downloadComplete = false;threadA.start();threadB.start();}//生产者,往缓冲区写数据void PROCA(){while(true){g_seEmpty.Unsignal();//消费掉一个空区域,g_seEmpty信号量减一g_downloadComplete = GetBlockFromNet(g_buffer + in_index); //从网络读取数据,并存放到缓冲区中in_index = (in_index + 1) % BUFFER_COUNT; g_seFull.Signal(); //生产一个满区域,g_seFull信号量加一if(g_downloadComplete) break;}}//消费者,从缓冲区取数据void PROCB(){while(true){g_seFull.Unsignal(); //消费掉一个满区域,g_seFull信号量减一WriteBlockToDisk(g_buffer + out_index);out_index = (out_index + 1) % BUFFER_COUNT;g_seEmpty.Sigal(); //生产一个空区域,g_seEmpty信号量加一 if(g_downloadComplete && out_index == in_index) //下载完成,并且缓冲区已为空,则推出break;}}
三.总结
如果一个程序是由K个串行的动作执行的,可以将这k个动作并行做,一个线程负责一个动作,以此实现多线程。
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