最简单的生产者消费者-pthread

待我称王封你为后i 2022-08-22 00:11 156阅读 0赞

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> [http://blog.csdn.net/aganlengzi/article/details/51345294][http_blog.csdn.net_aganlengzi_article_details_51345294]

最基本的生产者消费者模型:  
一个生产者  
一个消费者  
一个BUFFER  
一个锁  
两个条件变量  
/\*

##### pthread\_cond\_wait的大致操作流程: #####

1.  解除已被调用线程锁住的锁
2.  等待条件,睡眠阻塞
3.  条件到来,醒来
4.  返回前锁住解开的调用线程锁住的锁

##### pthread\_cond\_signal用于唤醒在某个条件变量上等待的线程,一般是1个 #####

##### pthread\_cond\_broadcast唤醒所有在某个条件变量上等待的线程 #####

#### 为什么要和mutex锁绑定使用? ####

the purppose of lock is to prevent simultaneous(同时的) request of wait()  
if cond\_signal happens, it will stop blocking and lock the mutex atomatically.

#### signal和lock的位置 ####

pthread\_cond\_signal既可以放在pthread\_mutex\_lock和pthread\_mutex\_unlock之间,  
也可以放在pthread\_mutex\_lock和pthread\_mutex\_unlock之后，但是各有有缺点。

之间：  
pthread\_mutex\_lock  
xxxxxxx  
pthread\_cond\_signal  
pthread\_mutex\_unlock

优点：下面那种方式的缺点  
缺点：在某些线程的实现中，会造成等待线程(调用wait的线程)从内核中唤醒（由于cond\_signal)然后又回到内核空间（因为cond\_wait返回后会有原子加锁的行为），所以一来一回会有性能的问题。  
但是在Linux Threads不会有这个问题，因为在Linux 线程中，有两个队列，分别是cond\_wait队列和mutex\_lock队列，  
cond\_signal只是让线程从cond\_wait队列移到mutex\_lock队列，而不用返回到用户空间，不会有性能的损耗。  
所以在Linux中推荐使用这种模式。

之后：  
pthread\_mutex\_lock  
xxxxxxx  
pthread\_mutex\_unlock  
pthread\_cond\_signal

优点：上面那种方式的缺点  
缺点：如果unlock和signal之前，有个低优先级的线程(其它的)正在mutex上等待的话，  
那么这个低优先级的线程就会抢占高优先级的线程（假设是wait这个cond的线程)，因为资源获得而获得执行,  
而wait这个cond的线程资源还没有得到,只能等待. 典型的优先级翻转.

/*
      生产者-消费者 基本模型
      一个生产者一个消费者一个buffer
      需要:
      1. 一个buffer
      2. buffer的锁
      3. 通知机制,producer写好之后通知consumer 
      4. flag 生产者和消费者之间的协议
      5. 一个生产者线程
      6. 一个消费者线程
     */
    
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    
    //buffer数据类型 可扩展
    typedef struct
    {
        int num;
    }BUFFER;
    
    #define MAX_NUM 1000
    
    //buffer
    BUFFER buf;
    //lock
    pthread_mutex_t pc_mutex;
    //通知
    pthread_cond_t pc_condp, pc_condc;
    
    
    /*
      生产者
     */
    
    void * producer(void * nul)
    {
        int i;
        for (i = 1; i < MAX_NUM; ++i)
        {
            pthread_mutex_lock(&pc_mutex);
    
            //等待条件变量
            while(buf.num != 0)
            {
                pthread_cond_wait(&pc_condp, &pc_mutex);
            }
            //生产
            buf.num = i;
            printf("producer produces %d \n", buf.num );
            //通知
            pthread_cond_signal(&pc_condc);
            pthread_mutex_unlock(&pc_mutex);
        }
        pthread_exit(NULL);
    
    }
    
    /*
      消费者
     */
    
    void * consumer(void * nul)
    {
        int i;
        for (i = 1; i < MAX_NUM; ++i)
        {
            pthread_mutex_lock(&pc_mutex);
    
            //等待条件变量
            while(buf.num == 0) {
                pthread_cond_wait(&pc_condc, &pc_mutex);
            }
            //条件达到
            printf("consumer consumes %d \n", buf.num);
            buf.num = 0;
            //通知consumer
            pthread_cond_signal(&pc_condp);
            pthread_mutex_unlock(&pc_mutex);
        }
    
        pthread_exit(NULL);
    }
    
    
    
    int main(int argc, char const *argv[])
    {
        pthread_t thread[2];
        pthread_attr_t attr;
    
        buf.num = 0;
    
        //锁和条件变量
        pthread_mutex_init(&pc_mutex, NULL);
        pthread_cond_init(&pc_condp, NULL);
        pthread_cond_init(&pc_condc, NULL);
    
        pthread_attr_init(&attr);
        pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
    
        //producer
        pthread_create(&thread[0], &attr, producer, NULL);
        //consumer
        pthread_create(&thread[1], &attr, consumer, NULL);
    
        //连接线程
        pthread_join(thread[0], NULL);
        pthread_join(thread[1], NULL);
    
        //清理资源
        pthread_mutex_destroy(&pc_mutex);
        pthread_cond_destroy(&pc_condc);
        pthread_cond_destroy(&pc_condp);
        pthread_attr_destroy(&attr);
    
        pthread_exit(NULL);
        return 0;
    }

\[1\] [http://blog.chinaunix.net/uid-27164517-id-3282242.html][http_blog.chinaunix.net_uid-27164517-id-3282242.html]  
\*/

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