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生产者消费者模型描述:
生产者/消费者问题可以描述为:两个或者更多的进程(线程)共享同一个缓冲区,其中一个或多个进程(线程)作为“生产者”会不断地向缓冲区中添加数据,另一个或者多个进程(线程)作为“消费者”从缓冲区中取走数据。生产者/消费者模型关注的是以下几点: 生产者和消费者必须互斥的使用缓冲区 缓冲区空时,消费者不能读取数据 缓冲区满时,生产者不能添加数据 生产者/消费者模型的优点在于: 1)解耦: 因为多了一个缓冲区,所以生产者和消费者并不直接相互调用,这样生产者和消费者的代码发生变化,都不会对对方产生影响。这样其实就是把生产者和消费者之间的强耦合解开,变成了生产者和缓冲区,消费者和缓冲区之间的弱耦合。 2加粗样式**)支持并发:** 如果消费者直接从生产者拿数据,则消费者需要等待生产者生产数据,同样生产者需要等待消费者消费数据。而有了生产者/消费者模型,生产者和消费者可以是两个独立的并发主体。生产者把制造出来的数据添加到缓冲区,就可以再去生产下一个数据了。而消费者也是一样的,从缓冲区中读取数据,不需要等待生产者。这样,生产者和消费者就可以并发的执行。 3)支持忙闲不均: 如果消费者直接从生产者这里拿数据,而生产者生产数据很慢,消费者消费数据很快,或者生产者生产数据很多,消费者消费数据很慢。都会造成占用CPU的时间片白白浪费。生产者/消费者模型中,生产者只需要将生产的数据添加到缓冲区,缓冲区满了就不生产了。消费者从缓冲区中读取数据,缓冲区空了就不消费了,使得生产者/消费者的处理能力达到一个动态的平衡。 关键注意点: 1)假设缓冲区的大小为n(也就是存储单元的个数),它可以被生产者和消费者循环使用。 2)分别设置两个指针in和out,指向生产者将存放数据的存储单元和消费者将取数据的存储单元,如下图。 3)生产者不能向满缓冲区写数据,消费者不能在空缓冲区中取数据,即必须对生产者和消费者进行同步。另外,如果不进行同步控制,生产者和消费者可能同时进入缓冲区,甚至可能同时读写一个存储单元,将导致执行结果不确定。 补充知识点: 有关信号量: (1)sem_t: 信号量的数据类型为结构sem_t,它本质上是一个长整型的数。 函数sem_init()用来初始化一个信号量。它的原型为: extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));sem为指向信号量结构的一个指针;pshared不为0时此信号量在进程间共享,否则只能为当前进程的所有线程共享;value给出了信号量的初始值。 (2)函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时,调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞,选择机制同样是由线程的调度策略决定的 (3)函数sem_wait( sem_t *sem)被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0解除阻塞后将sem的值减一,表明公共资源经使用后减少。 (4)#include //包含线程相关头文件 #include //包含信号量相关头文件有关线程的: (5)pthread_create创建线程函数int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*(*start_rtn)(void*),void *restrict arg);第一个参数为指向线程标识符的指针;第二个参数是用来设置线程属性。第三个参数是线程运行函数的地址,最后一个是运行函数的参数 (6)pthread_join 线程创建者在子进程运行结束后回收其资源,int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);第一个参数标识唯一线程,第二个参数用户定义的指针,用来存储被等待线程的返回值随机值: 运行截图: |
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