生产者消费者问题

C++11多线程入门（10）——生产者消费者问题

    1、问题描述

    生产者生产产品并放入“缓冲池”（店铺）中，消费者来到店铺购买产品并且取走。消费者也许有很多，购买的产品也许会很多，那么缓冲池（店铺）不见得能存放足够的产品，足够的多产品应该在生产者的货仓里，而不是在店铺。同样的，消费者如果购买的很多有可能是批发商、经销商，也有自己的仓库。产品从生产者的仓库流向消费者的仓库如同沙漏，最窄的区域就是缓冲池。

2、条件限制

    缓冲池空的时候，消费者不得购买（因为没有产品了），缓冲池满了的时候，生产者不得投放（因为放不下了），他们需要在这两种情况下等待对方购买拿走或投放补充。

    生产者将仓库里所有产品投放到缓冲池之后就可以结束了。

    消费者拿走所有的产品之后也可以结束了。

3、头文件及程序描述区域

ProducerAndConsumer.h

4、确定数据结构

     产品是有数的，投放一个，生产者仓库就少一个，缓冲池当前产品数量就多一个；拿走一个，缓冲池当前产品数量就少一个，消费者仓库产品数量就多一个。

    因此采用C++标准库（STL）队列结构（queue）：

    #include

    queue buffer ;

5、确定异步操作

    （1）生产者与消费者需要互相通知，告知对方取走或补货，因此需要两个条件变量：

    #include

    condition_variable notEmpty , notFull ;

   （2） 互斥量也必不可少：

    #include

    mutex MyMutex ;

    （3）消费者之间也要相互通知，在确定售完的情况下离开，不再等待

    bool Stop ;

    （4）同步反映当前缓冲池内产品数量

    int CurrentAmount ;

ProducerAndConsumer.h

6、确定线程区

（1）群体数据区

    生产者货仓、消费者货仓、生产者线程区、消费者线程区、缓冲池

（2）个体数据区

    缓冲池容限、产品总数、末尾产品标志

（3）线程函数

    生产者函数、消费者函数、启动函数

ProducerAndConsumer.h

（4）构造函数与析构函数

ProducerAndConsumer.h

（5）线程函数声明、设置末尾产品标识

ProducerAndConsumer.h

（6）消费者函数

ProducerAndConsumer.h

（7）生产者函数

ProducerAndConsumer.h

（8）启动函数

ProducerAndConsumer.h

（9）主函数

ProducerAndConsumer.cpp

运行结果：

7、关于cv_status的重写

    由于程序中调用了wait_for函数的三参数版本，返回值为bool型，故而不便于判断是否超时，特重写enum cv_status：

    于是可以比较方便的编写：

结语：本例适用“单生产者-多消费者”问题的解决。

（参考网站：CSDN、cppreference.com、cplusplus.com等）

（参考书目：《深入理解C++11》、《深入应用C++11》等）