信號量生產者和消費者模型

使用信號量完成線程間同步，模擬生產者，消費者問題。                                         【sem_product_consumer.c】

思路分析：

　　規定： 如果□中有數據，生產者不能生產，只能阻塞。

　　如果□中沒有數據，消費者不能消費，只能等待數據。

　　定義兩個信號量：S滿 = 0， S空 = 1 （S滿代表滿格的信號量，S空表示空格的信號量，程序起始，格子一定為空）　

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　　所以有：T生產者主函數 { 　　　　　　　　　　T消費者主函數 {

　　　　　　　　sem_wait(S空); 　　　　　　　　　　　　sem_wait(S滿);

　　　　　　　　生產.... 　　　　　　　　　　　　　　　　消費....

　　　　　　　　sem_post(S滿); 　　　　　　　　　　　　sem_post(S空);

　　　　　　　　}　　　　　　　　　　　　　　　　}

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

假設：線程到達的順序是:T生、T生、T消。

那么： T生1 到達，將S空-1，生產，將S滿+1

　　　T生2 到達，S空已經為0， 阻塞

　　　T消 到達，將S滿-1，消費，將S空+1

三個線程到達的順序是：T生1、T生2、T消。而執行的順序是T生1、T消、T生2

這里，S空 表示空格子的總數，代表可占用信號量的線程總數-->1。其實這樣的話，信號量就等同於互斥鎖。

但，如果S空=2、3、4……就不一樣了，該信號量同時可以由多個線程占用，不再是互斥的形式。因此我們說信號量是互斥鎖的加強版。

 

//信號量實現 生產者 消費者問題

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>

#define NUM 5

int queue[NUM];    //全局數組實現環形隊列
sem_t blank_number, product_number;    //空格子信號量

void *producer(void *arg){
    int i=0;

    while(1){
        sem_wait(&blank_number);    //生產者將空格子數--，為0則阻塞等待
        queue[i] = rand()%1000+1;    //生成一個產品
        printf("------Produce------%d\n", queue[i]);
    
        sem_post(&product_number);    //將產品數++
        
        i = (i+1)%NUM;            //借助下表實現環形
        sleep(rand()%1);
    }

}

void *consumer(void *arg){
    int i=0;
    
    while(1){
        sem_wait(&product_number);    //消費者將產品數--，為0則阻塞等待
        printf("------Consume------%d\n", queue[i]);
        queue[i] = 0;
        sem_post(&blank_number);    //消費一個產品
        
        i = (i+1)%NUM;
        sleep(rand()%3);
        
    }
}
int main(int argc, char *argv[]){
    pthread_t pid, cid;
    
    sem_init(&blank_number, 0, NUM);    //初始化空格子信號量為5
    sem_init(&product_number, 0, 0);    //產品數為0
    
    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(pid, NULL);
    pthread_join(cid, NULL);

    sem_destroy(&blank_number);
    sem_destroy(&product_number);
    
    return 0;
}
/*
輸出：

------Produce------384
------Consume------384
------Produce------916
------Produce------336
------Produce------493
------Produce------422
------Produce------28
------Consume------916
------Produce------764
------Consume------336
------Produce------427
------Consume------493
------Produce------212
------Consume------422
------Produce------430
------Consume------28
------Produce------863
------Consume------764
------Produce------136
------Consume------427
------Consume------212
------Produce------59
------Consume------430
------Consume------863
------Produce------457
------Produce------43
------Produce------374
------Consume------136
------Produce------785
------Consume------59
------Produce------325
------Consume------457
------Produce------414
------Consume------43
------Produce------981

*/