信号量生产者和消费者模型

Posted 2021-11-26 zyqy

使用信号量完成线程间同步，模拟生产者，消费者问题。                                         【sem_product_consumer.c】

思路分析：

　　规定： 如果□中有数据，生产者不能生产，只能阻塞。

　　如果□中没有数据，消费者不能消费，只能等待数据。

　　定义两个信号量：S满 = 0， S空 = 1 （S满代表满格的信号量，S空表示空格的信号量，程序起始，格子一定为空）　

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　　所以有：T生产者主函数 { 　　　　　　　　　　T消费者主函数 {

　　　　　　　　sem_wait(S空); 　　　　　　　　　　　　sem_wait(S满);

　　　　　　　　生产.... 　　　　　　　　　　　　　　　　消费....

　　　　　　　　sem_post(S满); 　　　　　　　　　　　　sem_post(S空);

　　　　　　　　}　　　　　　　　　　　　　　　　}

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

假设：线程到达的顺序是:T生、T生、T消。

那么： T生1 到达，将S空-1，生产，将S满+1

　　　T生2 到达，S空已经为0， 阻塞

　　　T消 到达，将S满-1，消费，将S空+1

三个线程到达的顺序是：T生1、T生2、T消。而执行的顺序是T生1、T消、T生2

这里，S空 表示空格子的总数，代表可占用信号量的线程总数-->1。其实这样的话，信号量就等同于互斥锁。

但，如果S空=2、3、4……就不一样了，该信号量同时可以由多个线程占用，不再是互斥的形式。因此我们说信号量是互斥锁的加强版。

 

//信号量实现 生产者 消费者问题

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

#define NUM 5

int queue[NUM];    //全局数组实现环形队列
sem_t blank_number, product_number;    //空格子信号量

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

    while(1){
        sem_wait(&blank_number);    //生产者将空格子数--，为0则阻塞等待
        queue[i] = rand()%1000+1;    //生成一个产品
        printf("------Produce------%d\n", queue[i]);
    
        sem_post(&product_number);    //将产品数++
        
        i = (i+1)%NUM;            //借助下表实现环形
        sleep(rand()%1);
    }

}

void *consumer(void *arg){
    int i=0;
    
    while(1){
        sem_wait(&product_number);    //消费者将产品数--，为0则阻塞等待
        printf("------Consume------%d\n", queue[i]);
        queue[i] = 0;
        sem_post(&blank_number);    //消费一个产品
        
        i = (i+1)%NUM;
        sleep(rand()%3);
        
    }
}
int main(int argc, char *argv[]){
    pthread_t pid, cid;
    
    sem_init(&blank_number, 0, NUM);    //初始化空格子信号量为5
    sem_init(&product_number, 0, 0);    //产品数为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;
}
/*
输出：

------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

*/