Linux多线程消费者和生产者模型实例(互斥锁和条件变量使用)

来源:互联网 发布:golang defer panic 编辑:程序博客网 时间:2024/03/28 22:08

条件变量简单介绍:

条件变量是线程可以使用的另一种同步机制。条件变量与互斥量一起使用的时候,允许线程以无竞争的方式等待特定的条件发生。
条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件变量状态前必须先锁住互斥量。
另一种是动态分配的条件变量,则用pthread_cond_init函数进行初始化。
在释放底层的内存空间之前,可以使用pthread_cond_destroy对条件变量进行去初始化。

条件变量在使用前必须初始化,一种是静态初始化:pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//唤醒等待该条件变量上的某个线程int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);//唤醒等待该条件变量上的所有线程int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);


线程同步机制参考博客:linux多线程-----同步机制(互斥量、读写锁、条件变量)


生产者和消费者模型:

消费者将g_count每次减去1,生产者将g_count每次加1;消费者会判断g_count的大小,如果g_count==0那么消费者线程要阻塞;但是它还会一直占有锁,所以这样就阻止了其它线程对g_count的操作;此时我们要用到条件变量;调用pthread_cond_wait(&g_cond, &g_mutex);让互斥锁g_mutex在这个g_cond条件上等待;

线程调用pthread_cond_wait这个函数之后,内核会做下面这些事:
1,拿到锁的线程,把锁暂时释放;
2,线程休眠,进行等待;
3,线程等待通知,要醒来。(重新获取锁)
线程库将上面三步做成了原子性操作;和Linux内核绑定在一起;

在生产者线程中当对g_count++之后(也就是生产了产品),会调用pthread_cond_signal(&g_cond);向这个条件变量g_cond上发送一个信号,表示条件满足;
如果条件满足,那么刚才因为调用pthread_cond_wait而等待的消费者线程会醒来(重新获取锁,再次判断条件是否满足);如果g_count>0,然后在临界区进行操作,最后解锁,离开临界区;

因为涉及到多个线程对全局变量g_count进行操作,所以要用线程互斥锁对g_count进行控制;所以首先定义互斥锁mutex,然后调用pthread_mutex_lock(&mutex)进行上锁,对g_count进行操作之后再调用pthread_mutex_unlock(&mutex)进行解锁;

我们还希望对g_count的最大值进行控制,比如希望它的最大值是10;那么当g_count等于10的时候,就要等待;


/*************************************************************************    > File Name: cond_mutex.c    > Author:     > Mail:      > Created Time: 2015年12月04日 星期五 17时44分38秒 ************************************************************************/#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#define CUSTOM_COUNT 2#define PRODUCT_COUNT 3 int nNum, nLoop;int g_count = 0;pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; void *consume(void *arg){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);        while(g_count == 0){//醒来以后需要重新判断条件是否满足,如果不满足,再次等待            printf("consume is waiting: %lu\n", pthread_self());            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);}        printf("consume is %lu, g_count is %d\n", pthread_self(), g_count);        g_count--;    pthread_mutex_unlock(&mutex);        sleep(1);}pthread_exit(NULL);}void *produce(void *arg){    while(1){        pthread_mutex_lock(&mutex);        if(g_count >= 10){            printf("产品太多,休眠1秒\n");            pthread_mutex_unlock(&mutex);            sleep(1);            continue;        }   //不用解锁再上锁,因为如果大于10,会解锁,但是会continue,不会执行下面的语句,会重新从头开始,上锁;         printf("start produce the product\n");        g_count++;        printf("produce is %lu, g_count is %d\n", pthread_self(), g_count);        pthread_cond_signal(&cond);        pthread_mutex_unlock(&mutex);        sleep(1);    }pthread_exit(NULL);}int main(){int i = 0;pthread_t tidCustom[CUSTOM_COUNT];pthread_t tidProduce[PRODUCT_COUNT];/*创建消费者线程*/for (i = 0; i < CUSTOM_COUNT; ++i){pthread_create(&tidCustom[i], NULL, consume, NULL);}sleep(3);/*创建生产者线程*/for (i = 0; i < PRODUCT_COUNT; ++i){pthread_create(&tidProduce[i], NULL, produce, NULL);}/*等待消费者线程*/for (i = 0; i < CUSTOM_COUNT; ++i){pthread_join(tidCustom[i], NULL);}/*等待生产者线程*/for (i = 0; i < PRODUCT_COUNT; ++i){pthread_join(tidProduce[i], NULL);}printf("parent exit\n");exit(0);}

中间省去了一下值



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