多個生產者與消費者

　　生產者消費者問題屬於有界緩沖區問題。我們現在講述多個生產者向一個緩沖區中存入數據，多個生產者從緩沖區中取數據。共享緩沖區作為一個環繞緩沖區，存數據到頭時再從頭開始。我們使用一個互斥量保護生產者向緩沖區中存入數據。由於有多個生產者，因此需要記住現在向緩沖區中存入的位置。使用一個互斥量保護緩沖區中消息的數目，這個生產的數據數目作為生產者和消費者溝通的橋梁。使用一個條件變量用於喚醒消費者。由於有多個消費者，同樣消費者也需要記住每次取的位置。

#include "unpipc.h"
#include "my_err.h"
#include <pthread.h>
#define MAXITEMS 6
#define MAXTHREADS 3

int buffer[MAXITEMS];

//生產者使用的結構體 struct shared
{
    pthread_mutex_t mutex;
    int input;//下標
    int i;//存入的值
}shared={PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER};

//消費者使用的結構體，生產者也會使用 struct ready
{
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
    int nready;//生產者為消費者准備好的可用的商品數量
    int nget;//消費者從倉庫中抓取商品的次數
}ready={PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER,PTHREAD_COND_INITIALIZER};

void *produce(void *arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&shared.mutex);
        if(shared.i>=MAXITEMS)//倉庫滿，不能再生產
        {
            pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);
            return NULL;
        }

        buffer[shared.input]=shared.i;
        if(++shared.input>=MAXITEMS)//1...MAXITEMS，循環緩沖，如果抓取的次數大於MAXITEMS，從頭在開始計數
            shared.input=0;

        //++shared.input;
        ++shared.i;//值

        pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);

        //使臨界區盡量短使用多個互斥量，生產完畢可以消費了
        pthread_mutex_lock(&ready.mutex);
        if(ready.nready==0)//如果有消費者等待消費，則喚醒
            pthread_cond_signal(&ready.cond);
        ++ready.nready;//可以消費的商品的數目+1

        pthread_mutex_unlock(&ready.mutex);

    }
    return NULL;
}
            
void *consume(void *arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&ready.mutex);

        if(ready.nready==0)//如果可以消費的數目==0，倉庫中沒有可消費的商品，等待
            pthread_cond_wait(&ready.cond,&ready.mutex);
        if(++ready.nget>=MAXITEMS)//1...MAXITEMS
        {
            if(ready.nget==MAXITEMS)//抓取商品的次數==倉庫的最大容量時少操作一次，
                printf("buffer[%d] = %d \n",ready.nget-1,buffer[(ready.nget-1)%MAXITEMS]);

            pthread_cond_signal(&ready.cond);//
            pthread_mutex_unlock(&ready.mutex);
            return NULL;
        }
        --ready.nready;
        pthread_mutex_unlock(&ready.mutex);

        printf("buffer[%d] = %d\n",ready.nget-1,buffer[(ready.nget-1)%MAXITEMS]);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_setconcurrency(MAXTHREADS*2);//
    
    int i;
    pthread_t pid_produce[MAXTHREADS],pid_consume[MAXTHREADS];
    for(i=0;i<MAXTHREADS;++i)
        pthread_create(&pid_produce[i],NULL,produce,NULL);
    
    for(i=0;i<MAXTHREADS;++i)
        pthread_create(&pid_consume[i],NULL,consume,NULL);
    
    for(i=0;i<MAXTHREADS;++i)
        pthread_join(pid_produce[i],NULL);

    for(i=0;i<MAXTHREADS;++i)
        pthread_join(pid_consume[i],NULL);

    exit(0);
}