多个生产者——多个消费者模型(互斥量条件变量实现)

1. 介绍

生产者消费者问题属于有界缓冲区问题。我们现在讲述多个生产者向一个缓冲区中存入数据，多个生产者从缓冲区中取数据。

共享缓冲区作为一个环绕缓冲区，存数据到头时再从头开始。

 

2. 实现

我们使用一个互斥量保护生产者向缓冲区中存入数据。

由于有多个生产者，因此需要记住现在向缓冲区中存入的位置。

 

使用一个互斥量保护缓冲区中消息的数目，这个生产的数据数目作为生产者和消费者沟通的桥梁。

使用一个条件变量用于唤醒消费者。由于有多个消费者，同样消费者也需要记住每次取的位置。

 

4.代码

在选项中选择生产条目的数目，生产者的线程数目，消费者的线程数目。

生产者将条目数目循环放入缓冲区中，消费者从缓冲区中循环取出并在屏幕上打印出来。

#include "unp.h"

/* * 多个生产者——多个消费者 * 使用条件变量和互斥锁的演示 */

static const int NBUFF         = 10000; static const int MAXNTHREADS = 100; //总共生产的条目数
static int nitems; //生产者向其中放数据，消费者从中取数据
static int buff[NBUFF]; //生产者使用的结构 //向其中互斥的放数据
static struct put { pthread_mutex_t mutex; int nput;            //net position to put
    int nval;            //next value to store
} put  = { PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER }; //记录缓冲区的状态 //准备好的数目 //消费者唯一关注的结构 //当然生产者也会使用
static struct nready { pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; int nget; int nready;            //number ready for consumer
} nready = { PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, PTHREAD_COND_INITIALIZER }; void *produce(void*); void *consume(void*); int main(int argc, char **argv) { if (argc != 4) { err_quit("Usage: a.out <#items> <#produce_nthreads> <#consume_nthreads>"); } nitems = atoi(argv[1]); int produce_nthreads = min(atoi(argv[2]), MAXNTHREADS); int consume_nthreads = min(atoi(argv[3]), MAXNTHREADS); //Solaris 2.6需要设置线程并发数 // Set_concurrency(nthreads + 1);
 pthread_t tid_produce[MAXNTHREADS]; for (int i = 0; i < produce_nthreads; ++i) { Pthread_create(&tid_produce[i], NULL, produce, NULL); } pthread_t tid_consume[MAXNTHREADS]; for (int i = 0; i < consume_nthreads; ++i) { Pthread_create(&tid_consume[i], NULL, consume, NULL); } //等待线程终止
    for (int i = 0; i < produce_nthreads; ++i) { Pthread_join(tid_produce[i], NULL); } for (int i = 0; i < consume_nthreads; ++i) { Pthread_join(tid_consume[i], NULL); } exit(0); } void *produce(void *arg) { printf("producd\n"); //多个生产者
    for ( ; ; ) { Pthread_mutex_lock(&put.mutex); //已存了需要多的数
        if (put.nval >= nitems) { Pthread_mutex_unlock(&put.mutex); return NULL; } buff[put.nput] = put.nval; if (++put.nput >= NBUFF) { put.nput = 0; } ++put.nval; Pthread_mutex_unlock(&put.mutex); //当生产了数据后通知条件变量 //应该使临界区尽量短，宁愿使用多个互斥量
        Pthread_mutex_lock(&nready.mutex); if (nready.nready == 0) { Pthread_cond_signal(&nready.cond); } ++nready.nready; Pthread_mutex_unlock(&nready.mutex); } //end for(;;)

    return NULL; } void *consume(void *argv) { printf("consume\n"); //多个消费者 //只生产nitems个选项
    for ( ; ; ) { Pthread_mutex_lock(&nready.mutex); //while避免虚假唤醒
        while (nready.nready == 0) { Pthread_cond_wait(&nready.cond, &nready.mutex); } //int ival = buff[nready.nget]; //if (++nready.nget == NBUFF) { // nready.nget = 0; //}
        if (++nready.nget >= nitems) { //nget比较的取值为1..nitems //当为nitems时少操作了一次， //总共操作nitems次
            if (nready.nget == nitems) { printf("buff[%d] = %d\n", nready.nget - 1, buff[(nready.nget - 1) % NBUFF]); } Pthread_cond_signal(&nready.cond); Pthread_mutex_unlock(&nready.mutex); return NULL; } --nready.nready; Pthread_mutex_unlock(&nready.mutex); //仅仅读数据不许要互斥 // if (buff[nready.nget - 1] != nready.nget - 1) {
            printf("buff[%d] = %d\n", nready.nget - 1, buff[(nready.nget - 1) % NBUFF]); //printf("buff[%d] = %d\n", nready.nget, buff[nready.nget]); // }
    } //end for(i:0..nitems)
    
    return NULL; }