C++实现 生产者消费者模型

Posted 2023-05-09

参考技术A condition_variable 条件变量可以用来实现线程同步，它必须与互斥量 mutex 配合使用。
条件变量适用场景：一个线程先对某一条件进行判断, 如果条件不满足则进入等待, 条件满足的时候, 该线程被通知条件满足, 继续执行任务
在wait()之前,必须先lock相关联的mutex, 因为假如目标条件未满足,wait()实际上会unlock该mutex, 然后block,在目标条件满足后再重新lock该mutex, 然后返回
线程同步的方式：临界区，互斥量，信号量，事件
使用条件变量实现生产者消费者的简单例子如下:

下面实现了维护了缓冲区的结构体，并每次返回相应的位置，可以循环写入的生产者消费者模型:

知识点

c++并发练习---生产者消费者模型

问题：有一个生产者，多个消费者，生产者每生产一个，放入队列，多个消费者顺序从队列中取出数据，打印最终结果。

分析：首先这题，我本意应该设计成如下模型：生产者单开一个线程，向队列中放入数据，而消费者在锁的保护下，从队列中去数据。但是在实际编程中，发现在队列只有100个数的情况，线程不切换，当队列数据多的时候，会发生切换，但是也不是我所想象的那种随机切换，思考至今，也没有一个合理的解释/(ㄒoㄒ)/~~。最后我把题目改成了生产者没生产一个数据，就通知消费者去取，这样保证了一定的同步，但是估计或许开销会大一些。。。

如果大家有什么好的方法或者解释，请联系我，谢谢

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>;
#include<condition_variable>
#include<queue>
#include<vector>
std::mutex mut;
std::condition_variable empty, full;
std::queue<int> Q;
int flag;
bool over = false;

void conduct(int num, int count)
{
	for (int i = 0; i < num; i++)
	{
		std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
		empty.wait(lk);
		Q.push(i);
		flag = i % count;
		full.notify_all();
		lk.unlock();
	}
	over = true;
}
void consumer(int id, int count)
{
	while (true)
	{
		std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
		full.wait(lk, [&]() {return flag == id; });

		if (!Q.empty())
		{
			int i = Q.front();
			Q.pop();
			std::cout << "thread " << id << " get " << i << std::endl;
		}

		if (over)
			break;
		empty.notify_one();
	}

	flag = (id==count-1?0:id+1);
	full.notify_all();
}

int main()
{
	int count;
	int num;
	std::vector<std::thread> threads;
	std::cout << "请输入需要生产的数量" << std::endl;
	std::cin >> num;
	std::cout << "请输入同时进行的线程数:" << std::endl;
	std::cin >> count;
	std::thread t1(conduct, num, count);
	for (int i = 0; i < count; i++)
		threads.push_back(std::thread(consumer, i, count));

	t1.join();
	for (auto &t : threads)
		t.join();
}