Python多线程--生产者与消费者问题

问题描述：

系统中由多个生产者进程和多个消费者进程，共享一个能存放10件产品的环形缓冲区（初始值为空）。当缓冲区未满时，生产者进程可以放入其生产的一件产品，否则等待；当缓冲区未空时，消费者进程可以从缓冲区取走一件产品，否则等待。要求一个消费者进程从缓冲区连续取出3件产品后，其他消费者进程才可以取产品。

import random

import threading

import time

empty=threading.Semaphore(10)  # 创建信号量empty表示可以防止产品的位置，并赋初值为10

full=threading.Semaphore(0)  # 被占满的空（物品）的信号量

mutex=threading.Event()  # 生产者与消费者互斥信号量

mutex1=threading.Event()  # 消费者之间互斥信号量

#lock=threading.Lock();

mutex.set()  #设标志为True
mutex1.set()

def producer():

    global empty,mutex,lock,full

    i=1

    while(i<=15):  # 控制生产者执行次数

        empty.acquire()  # 容量empty减去1

        mutex.clear()  # mutex设置为False，其他线程等待

        print("生产！" + str(i))

        i+=1

        mutex.set()  # mutex设置为True， 其它线程可以使用

        full.release()  # 物品数full加1

        time.sleep(random.random())

def consumer():

    global empty, mutex, lock, full

    i=1

    while(i<=15):

        mutex1.clear()  #消费者间互斥

        for j in range(1,4): #连续取走三个产品

            full.acquire()  #取走产品，full加1

            mutex.clear()

            print("消费！"+str(i)+"-"+str(j))

            i+=1

            mutex.set()

            empty.release()

            time.sleep(random.random())

        mutex1.set()  # 三次取物品结束后才释放mutex1，其他消费者在三次执行完之前，等待...

if __name__ =='__main__':

    producer=threading.Thread(name='Producer',target=producer)

    consumer=threading.Thread(name='Consumer',target=consumer)

    #启动线程
    
    producer.start()

    consumer.start()

 

运行结果：

 

总结：

此问题与普通的生产者与消费者问题差别在于，要求一个消费者从缓冲区连续取走3件产品后，其他消费者才可以取产品，所以消费者之间又存在了互斥的关系，在一个消费者执行完三次取操作之前，其他消费着不能来干扰，所以可以在设置一个控制消费者之间进行互斥的信号量mutex1，当一个消费者p（mutex1）后，此信号量的值为0，或者为false，其他消费者在第一个消费者执行完三次取操作之前，如果想要取产品，就会被阻塞，因此实现了消费者之间的互斥。