消费者与生产者的线程之间同步操作

实验目的

通过编写经典的“生产者-消费者”问题的实验，进一步熟悉Linux中的多线程编程，并且掌握用信号量处理线程间的同步和互斥问题。

实验内容

“生产者–消费者”问题描述如下：

有一个有限缓冲区（这里用有名管道实现FIFO式缓冲区）和两个线程：生产者和消费者，它们不停地把产品放入缓冲区和从缓冲区拿走产品。一个生产者在缓冲区满的时候必须等待，一个消费者在缓冲区空的时候也必须等待。另外，因为缓冲区是临界资源，所以生产者和消费者之间必须互斥执行。它们之间的关系如下图1所示：

实验步骤

(1) 信号量的考虑。这里使用3个信号量，其中两个信号量avail和full分别用于解决生产者和消费者之间的同步问题，mutex用于解决这两个线程之间的互斥问题。其中，avail表示有界缓冲区中的空单元数，初始值为Ｎ；full表示有界缓冲区中的非空单元数，初始值为0；mutex是互斥信号量，初始值为1。

(2) 流程图如下：

(3) 编写代码。本实验的代码中采用的有界缓冲区拥有3个单元，每个单元为5字节。为了尽量体现每个信号量的意义，在程序中生产过程和消费过程是随机（采取0～5s的随机时间间隔）进行的，而且生产者的速度比比消费者的速度平均快两倍左右（这种关系可以相反）。生产者一次生产一个单元的产品（放入“hello”字符串），消费者一次消费一个单元的产品。

实验代码如下：producer-customer.c文件

实验结果

编译：gcc producer-customer.c -o producer-customer -lpthread

执行： sudo ./producer-customer，注意这里要以root权限执行

结果：