Linux生产者消费者模型--基于线程条件变量

时间：2022-08-02 15:14:18

生产者消费者模型

生产者和消费者之间用中间类似一个队列一样的东西串起来。这个队列可以想像成一个存放产品的“仓库”，生产者只需要关心这个“仓库”，并不需要关心具体的消费者，对于生产者而言甚至都不知道有这些消费者存在。对于消费者而言他也不需要关心具体的生产者，到底有多少生产者也不是他关心的事情，他只要关心这个“仓库”中还有没有东西。这种模型是一种松耦合模型。

C代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define BUFFER_SIZE 4
#define OVER -1

struct producers
{
    int buffer[BUFFER_SIZE];
    pthread_mutex_t lock;
    int readpos,writepos;
    pthread_cond_t notempty;
    pthread_cond_t notfull;
};

void init(struct producers *b)
{
    pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);
    pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);
    pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);
    b->readpos = 0;
    b->writepos = 0;
}


void put(struct producers *b, int data)
{
    pthread_mutex_lock(&b->lock);
    while ((b->writepos + 1)%BUFFER_SIZE == b->readpos)
    {
        pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);
    }
    b->buffer[b->writepos] = data;
    b->writepos++;
    if(b->writepos >= BUFFER_SIZE)
        b->writepos = 0;
    pthread_cond_signal(&b->notempty);
    pthread_mutex_unlock(&b->lock);
}

int get(struct producers *b)
{
    int data;
    pthread_mutex_lock(&b->lock);
    while (b->writepos == b->readpos)
    {
        pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);
    }
    data = b->buffer[b->readpos];
    b->readpos++;
    if(b->readpos >= BUFFER_SIZE)
        b->readpos = 0;
    pthread_cond_signal(&b->notfull);
    pthread_mutex_unlock(&b->lock);

    return data;
}

struct producers buffer;

void *producer(void *data)
{
    int n;
    for(n=0;n<10;n++)
    {
        printf("Producer: %d--\n",n);
        put(&buffer,n);
    }
    put(&buffer,OVER);
}

void *consumer(void *data)
{
    int d;
    while (1)
    {
        d = get(&buffer);
        if (d == OVER)
            break;
        printf("Consumer: %d--\n",d);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tha,thb;
    void *retval;

    init(&buffer);

    pthread_create(&tha,NULL,producer,0);
    pthread_create(&thb,NULL,consumer,0);

    pthread_join(tha,&retval);
    pthread_join(thb,&retval);

    return 0;
}

pthread API:

数据类型
pthread_t：线程句柄 　　
pthread_attr_t：线程属性
线程操纵函数（简介起见，省略参数）
pthread_create()：创建一个线程 　　
pthread_exit()：终止当前线程 　　
pthread_cancel()：中断另外一个线程的运行 　　
pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束 　　
pthread_attr_init()：初始化线程的属性 　　
pthread_attr_setdetachstate()：设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）
pthread_attr_getdetachstate()：获取脱离状态的属性 　　
pthread_attr_destroy()：删除线程的属性 　　
pthread_kill()：向线程发送一个信号

同步函数
用于 mutex 和条件变量 　　
pthread_mutex_init() 初始化互斥锁 　　
pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁 　　
pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操作） 　　
pthread_mutex_trylock()：试图占有互斥锁（不阻塞操作）。当互斥锁空闲时将占有该锁；否则立即返回　　
pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁 　　
pthread_cond_init()：初始化条件变量 　　
pthread_cond_destroy()：销毁条件变量 　　
pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生
pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程 　　 　　
Thread-local storage（或者以Pthreads术语，称作 线程特有数据）: 　　
pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键 　　
pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定 　　
pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在 value 指向的位置中 　　
pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键

与一起工作的工具函数
pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较 　　
pthread_detach(): 分离线程 　　
pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

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