Linux系统编程：使用semaphore信号量和mutex互斥量实现多个生产者和消费者模型

た入场券 2022-05-27 07:36 150阅读 0赞

# 代码实现 #

如题，**使用semaphore信号量和mutex互斥量实现多个生产者和消费者模型**。本来是想只用信号量实现生产者消费者模型的，但是发现 只能在一个生产者和一个消费者之间，要在**多个生产者和消费者模型必须和mutex互斥锁搭配使用才行，sem信号量只是控制并发数的**。采用数组模拟产品区，代码中有一定的注释。需要Linux下线程相关知识进行支撑，这里不细说，直接看实现代码。

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <error.h>
    #include <sys/errno.h>
    #include <pthread.h>
    #include <semaphore.h>
    #define NUM 10 //产品区容量
    int queue[NUM] = {0};//数组模拟产品区,生产者消费者运行模拟环形队列进行生产和消费
    sem_t producer,customer;//信号量
    int pro_i = 0;//生产者线程 访问下标
    int cus_i = 0;//消费者线程 访问下标
    pthread_mutex_t pro_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    pthread_mutex_t cus_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    
    //生产者
    void* produce(void* arg)
    {
        int tmp;
        //生产从下标 0 -> N
        while(1)
        {
            sem_wait(&producer); //producer-- ,直到为0 产品区被填满 进行阻塞
    
            //并行的生产者线程生成产品
            pthread_mutex_lock(&pro_lock);  
            tmp = queue[pro_i] = rand()%1000 ;
            pro_i = (pro_i+1)%NUM;
            pthread_mutex_unlock(&pro_lock);
            
            printf("%dth ###producer###:%d\n",(int)arg,tmp);
            sem_post(&customer);//customer++
            sleep(rand()%2);
        }
        return NULL;
    }
    //消费者
    void* custome(void* arg)
    {
        int tmp;
        //消费从下标0 -> N 
        while(1)
        {
            sem_wait(&customer); // customer-- ,直到为0 产品区为空 进行阻塞
    
            //并行的消费者线程访问消费产品
            pthread_mutex_lock(&cus_lock);
            tmp = queue[cus_i];
            queue[cus_i] = 0 ;
            cus_i = (cus_i+1)%NUM;
            pthread_mutex_unlock(&cus_lock);
    
            printf("%dth ***customer***:%d\n",(int)arg,tmp);
            sem_post(&producer);//producer++ 
            sleep(rand()%2);
        }
        return NULL;
    }
    //使用信号量 实现生产者消费者模型
    int main(int argc,char* argv[])
    {
        srand((unsigned int)time(NULL));
        //设置线程分离
        pthread_attr_t attr;
        pthread_attr_init(&attr);
        pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
        pthread_t pro[3],cus[5]; 
        int i;
        //初始化信号量 起初产品区为空
        sem_init(&producer,0,NUM);//生产者 起初信号量为 NUM 产品区为空生产产品，当信号量为0 也就是产品满 阻塞等待消费者消费产品
        sem_init(&customer,0,0);  //消费者 起初信号量为 0 阻塞等待生产者生产产品
        for( i= 0; i< 3;i++ )
        {
            pthread_create(&pro[i],&attr,produce,(void*)i);
        }
        for( i= 0; i< 5;i++ )
        {
            pthread_create(&cus[i],&attr,custome,(void*)i);
        }
        //销毁 信号量
        sem_destroy(&producer);
        sem_destroy(&customer);
        //销毁 锁
        pthread_mutex_destroy(&pro_lock);
        pthread_mutex_destroy(&cus_lock);
        //主线程退出
        pthread_exit(NULL);
        return 0;
    }

# 实现效果 #

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