生产者、消费者模型

linux中当两个线程要访问同一块临界区域时，比如一个读进程，一个写进程，一个在临界区域写数据，另一个在临界区域读数据，被访问的这块临界区域通常叫缓冲区，而往这块缓冲区里写数据的叫生产者，在这块缓冲区里读数据的叫消费者。

要实现消费者与生产者的关系，要满足一个原则，就是“321“原则。

3代表的是有三个关系：3种关系：生产者与生产者的关系、消费者与消费者的关系、生产者与消费 者的关系

2代表的是两种角色：生产者、消费者

1就是一个交易场所：缓冲区

其中生产者与生产者存在互斥关系、消费者与消费者之间存在互斥关系、生产者与消费者之间存在同步与互斥关系。

关系如下图

为什么不让生产者直接调用消费者的某个函数，直接把数据传递过去？搞出这么⼀一个缓冲区呢？

1、解耦

假设生产者和消费者分别是两个类。如果让生产者直接调用消费者的某个方法，那么生产者对于消费者就会产⽣生依赖（也就是耦合）。将来如果消费者的代码发生变化，可能会影响到生产者。而如果两者都依赖于某个缓冲区，两者之间不直接依赖，耦合也就相应降低了。

支持并发（concurrency）

生产者直接调用消费者的某个方法，还有另一个弊端。由于函数调用是同步的（或者叫阻塞的），在消费者的方法没有返回之前，生产者只好一直等在那边。万一消费者处理数据很慢，生产者就会白白糟蹋大好时光。使用了生产者／消费者模式之后，生产者和消费者可以是两个独立的并发主体（常见并发类型有进程和线程两种，后⾯面的帖⼦子会讲两种并发类型下的应⽤用）。生产者把制造出来的数据往缓冲区一丢，就可以再去生产下一个数据。基本上不用依赖消费者的处理速度。

支持忙闲不均

缓冲区还有另一个好处。如果制造数据的速度时快时慢，缓冲区的好处就体现出来了。当数据制造快的时候，消费者来不及处理，未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。等生产者的制造速度慢下来，消费者再慢慢处理掉。

思考一下，如果生产者往缓冲区里生产了一部分数据时，消费者就来直接读取了，那么消费者读到的数据和生产者生产的数据其实不是一个，也就是说生产者与消费者之间没有互斥的制约，所以就必须引入互斥机制，即互斥锁。

单链表里用生产者与消费者模型来实现

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

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node * next;
}Node,*Node_p,**Node_pp;

Node_p CreatNode(int data)
{
    Node_p _n=(Node_p)malloc(sizeof(Node));
    if(_n==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    _n->data=data;
    _n->next=NULL;
    return _n;
}

void Init(Node_pp list)
{
    *list=CreatNode(0);
}

void PushFront(Node_p list ,int data)
{
    assert(list);
    Node_p _n=CreatNode(data);
    if(_n==NULL)
    {
        perror("Push");
        return;
    }

    _n->next=list->next;
    list->next=_n;
}

void del_Node(Node_p del)
{
    assert(del);
    free(del);
}

void PopFront(Node_p list,int *data)
{
    if(!isEmpty(list))
    {
        Node_p del=list->next;
        list->next=del->next;
        *data=del->data;
        del_Node(del);
    }
    else
    {
        printf("list Empty\n");
    }
}

int isEmpty(Node_p list)
{
    assert(list);
    if(list->next==NULL)
        return 1;
    else
        return 0;
}

void destroy(Node_p list)
{
    int data;
    assert(list);
    while(!isEmpty(list))
    {
        PopFront(list,&data);
    }
    del_Node(list);
}

void ShowList(Node_p list)
{
    assert(list);
    Node_p cur=list->next;
    while(cur->next)
    {
        printf("%d->",cur->data);
        cur=cur->next;
    }
    printf("\n");
}

Node_p list=NULL;
pthread_mutex_t mylock= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t mycond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void * Consumer(void *arg)
{
    int data=0;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        while(isEmpty(list))
        {
            pthread_cond_wait(&mycond,&mylock);
        }
        PopFront(list,&data);
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        printf("consumer:%d\n",data);
    }
    return NULL;
}

void * Producer(void *arg)
{
    int data=0;
    while(1)
    {
        usleep(1000000);
        data=rand()%1000;
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        PushFront(list,data);
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_signal(&mycond);
        printf("Producer:%d\n",data);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    Init(&list);
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_create(&tid1,NULL,Consumer,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,Producer,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);
    destroy(list);
    pthread_mutex_destroy(&mylock);
    pthread_cond_destroy(&mycond);
    return 0;
}