C语言之 - 生产消费者模型

短命女 2022-04-11 04:23 156阅读 0赞

## 一、前言 ##

生产消费者模型，主要考验的就是对互斥这部分的理解，下面就用了简单的例子来谈一谈经典的生产消费者模型。

## 二、用到的知识 ##

sem_init(); // 初始化信号量
    sem_wait(); // 信号量减一
    sem_post(); // 信号量加一

## 三、工作模型 ##

生产者每隔一段时间生产一个产品入库
    消费者每隔一段时间消费一个产品出库
    两者的工作时间不同
    
    思路：
    	生产者生产物品时，生产信号量减一
    	生产过程加一
    	生产完成后，消费信号量加一
    	
    	消费者消费时，消费信号减一
    	消费过程减一
    	消费完成后，生产信号加一
    
    	出库入库的时候保证时互斥的。

## 四、代码实现 ##

#include <stdio.h>
     #include <stdlib.h>
     #include <unistd.h>
     #include <string.h>
     #include <semaphore.h>
     #include <pthread.h>
     
     #define msleep(x) usleep(x * 1000) // 延时
     #define PRODUCT_SPEED 200 // 生产速度
     #define COUSUM_SPEED 400 // 消费速度
     #define INIT_NUM 3// 仓库初始库存
     #define TOTAL_NUM 10 // 仓库总库存
     
     struct HANDLE
     { 
     	sem_t p_sem; // 生产信号量
     	sem_t c_sem; // 消费信号量
     	sem_t sh_sem;// 出库入库信号量
     
     	pthread_t p_tid; // 生产者线程
     	pthread_t c_tid; // 消费着线程
     	
     	int num; // 仓库库存
     };
     
     /* 生产延时 */
     void productDelay(void)
     { 
     	msleep(PRODUCT_SPEED * 10);
     }
     
     /* 消费延时延时 */
     void consumerDelay(void)
     { 
     	msleep(COUSUM_SPEED * 10);
     }
     
     /* 消费出库 */
     void sub_to_work(struct HANDLE *handle)
     { 
     	sem_wait(&(handle->sh_sem));
     	handle->num--;
     	msleep(300);
     	sem_post(&(handle->sh_sem));
     }
     
     /* 生产入库 */
     void add_to_work(struct HANDLE *handle)
     { 
     	sem_wait(&(handle->sh_sem));
     	handle->num++;
     	msleep(300);
     	sem_post(&(handle->sh_sem));
     }
     
     /* 生产线程 */
     void *product(void *arg)
     { 
     	struct HANDLE *handle = (struct HANDLE *)arg;
     	int num = 0;
     	while(1)
     	{ 
     		sem_wait(&(handle->p_sem));
     		productDelay();
     		add_to_work(handle);
     		printf("生产 num = %d\n", handle->num);
     		sem_post(&(handle->c_sem));
     	}
     	return NULL;
     }
     
     /* 消费线程 */
     void *consumer(void *arg)
     { 
     	struct HANDLE *handle = (struct HANDLE *)arg;
     	int num = 0;
     	while(1)
     	{ 
     		sem_wait(&(handle->c_sem));
     		sub_to_work(handle);
     		printf("消费 num = %d\n", handle->num);
     		sem_post(&(handle->p_sem));
     		consumerDelay();
     	}
     	return NULL;
     }
     
     int main(int argc, char *argv[])
     { 
     	struct HANDLE handle;
     	memset(&handle, 0x00, sizeof(struct HANDLE));
     	handle.num = INIT_NUM;
     
     	sem_init(&handle.p_sem,  0, TOTAL_NUM - INIT_NUM);
     	sem_init(&handle.c_sem,  0, INIT_NUM);
     	sem_init(&handle.sh_sem, 0, 1);
     
     	pthread_create(&(handle.p_tid), NULL, product,  (void *)(&handle));
     	pthread_create(&(handle.c_tid), NULL, consumer, (void *)(&handle));
     
     	pthread_join(handle.p_tid, NULL);
     	pthread_join(handle.c_tid, NULL);
     	
     	return 0;
     }

### 5、小结 ###

生产消费模型在各种场景下还是比较常用的，要理解信号量的操作及生产消费模型。