Linux——生产者消费者模型

生产者消费者模型概念

生产者消费者模式就是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯，而通过阻塞队列来进行通讯，所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理，直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队列里取，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡了生产者和消费者的处理能力。这个阻塞队列就是用来给生产者和消费者解耦的。

生产者消费者模型优点

• 解耦
• 支持并发
• 支持忙先不均

生产者消费者模型的“321”原则

• 三种关系：消费者和消费者关系（竞争关系、互斥关系）、生产者和生产者关系（竞争关系、互斥关系）、消费者和生产者关系（竞争关系（保证数据的正确性）、同步关系（多线程协同））
• 两种角色：生产者、消费者
• 一个交易场所：通常是内存中的一段缓冲区

基于BlockingQueue的生产者消费者模型

BlockingQueue

在多线程编程中阻塞队列(Blocking Queue)是一种常用于实现生产者和消费者模型的数据结构。其与普通的队列区别在于，当队列为空时，从队列获取元素的操作将会被阻塞，直到队列中被放入了元素；当队列满时，往队列里存放元
素的操作也会被阻塞，直到有元素被从队列中取出(以上的操作都是基于不同的线程来说的，线程在对阻塞队列进程操作时会被阻塞)

基于环形队列的生产消费模型

环形队列采用数组模拟，用模运算来模拟环状特性
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环形结构起始状态和结束状态都是一样的，不好判断为空或者为满 ，所以可以通过加计数器或者标记位来判断满或者空。另外也可以预留一个空的位置，作为满的状态

#include  #include  #include  #include  #include  #define NUM 16 class RingQueue{private: std::vector<int> q; int cap; sem_t data_sem; sem_t space_sem; int consume_step; int product_step; public: RingQueue(int _cap = NUM):q(_cap),cap(_cap) { sem_init(&data_sem, 0, 0); sem_init(&space_sem, 0, cap); consume_step = 0; product_step = 0; }void PutData(const int &data) { sem_wait(&space_sem); // P q[consume_step] = data; consume_step++; consume_step %= cap; sem_post(&data_sem); //V }void GetData(int &data) { sem_wait(&data_sem); data = q[product_step]; product_step++; product_step %= cap; sem_post(&space_sem); }~RingQueue() { sem_destroy(&data_sem); sem_destroy(&space_sem); } };void *consumer(void *arg) { RingQueue *rqp = (RingQueue*)arg; int data; for( ; ; ){ rqp->GetData(data); std::cout << "Consume data done : " << data << std::endl; sleep(1); } }//more faster void *producter(void *arg) { RingQueue *rqp = (RingQueue*)arg;srand((unsigned long)time(NULL)); for( ; ; ){ int data = rand() % 1024; rqp->PutData(data); std::cout << "Prodoct data done: " << data << std::endl; // sleep(1); } }int main() { RingQueue rq; pthread_t c,p; pthread_create(&c, NULL, consumer, (void*)&rq); pthread_create(&p, NULL, producter, (void*)&rq); pthread_join(c, NULL); pthread_join(p, NULL); }