linux下实现生产者和消费者 pv操作

生产者和消费者

特点

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
取快递，快递放到菜鸟驿站，
⒉.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。

图示理解

编程实现

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define BUFF_MAX 30
#define SC_NUM 3
#define XF_NUM 2

sem_t sc_sem;
sem_t xf_sem;
pthread_mutex_t mutex;

int in = 0;
int out = 0;

int Arr_Buff[BUFF_MAX];
//生产者线程
void *sc_fun(void *arg)
{
    int index = (int)arg;
    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
        sem_wait(&sc_sem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        Arr_Buff[in] = rand() % 100;
        printf("sc %d in %d write data %d\n", index, in, Arr_Buff[in]);
        in = (in + 1) % BUFF_MAX;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&xf_sem);
        int n = rand() % 5;
        sleep(n);
    }
}
//消费者线程
void *xf_fun(void *arg)
{
    int index = (int)arg;
    for (int i = 0; i < 30; i++)
    {
        sem_wait(&xf_sem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        printf("-------xf %d in %d read data:%d\n", index, out, Arr_Buff[out]);
        out = (out + 1) % BUFF_MAX;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&sc_sem);
        int n = rand() % 5;
        sleep(n);
    }
}
int main()
{
    sem_init(&sc_sem, 0, BUFF_MAX);
    sem_init(&xf_sem, 0, 0);
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    srand((int)time(NULL));

    pthread_t sc_id[SC_NUM];
    for (int i = 0; i < SC_NUM; i++)
    {
        pthread_create(&sc_id[i], NULL, sc_fun, (void *)i);
    }
    pthread_t xf_id[XF_NUM];
    for (int i = 0; i < XF_NUM; i++)
    {
        pthread_create(&xf_id[i], NULL, xf_fun, (void *)i);
    }
    for (int i = 0; i < SC_NUM; i++)
    {
        pthread_join(sc_id[i], NULL);
    }
    for (int i = 0; i < XF_NUM; i++)
    {
        pthread_join(xf_id[i], NULL);
    }

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&sc_sem);
    sem_destroy(&xf_sem);
    exit(0);
}

测试结果