利用条件变量实现多线程生产者消费者问题

以下程序实现linux多线程下一个生产者多个消费者的问题。

 

/*
使用条件变量时，线程在不满足条件时会被挂起。
在消费品都消费完毕，生产者线程停止生产后，
消费者线程因为缓冲区内容为空，将一直挂起。
需设置一个全局变量start，当生产者已经停止时，需告知其他消费者解除挂起的状态。
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#define NUMS 10000  //表示生产，消费的次数
#define CAPACITY 50 //定义缓冲区最大值
int capacity = 0; //当前缓冲区的产品个数
pthread_mutex_t mylock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//互斥量
pthread_cond_t mycond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//条件变量

int start = 0;

void *produce(void *args)
{
    int i = 0;
    for (; i < NUMS; )
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);//加锁
        if (capacity >= CAPACITY) //当前产品个数大于等于缓冲区最大值，则不把产品放入缓冲区。
        {
            printf("缓冲区已满，无法放入产品\n");
            pthread_cond_wait(&mycond, &mylock);
        } else {//将产品放入缓冲区
            ++capacity;
            printf("生产者存入一个产品, 缓冲区大小为:%d\n", capacity);
            i++;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_broadcast(&mycond);
    }

    pthread_mutex_lock(&mylock);//加锁
    printf("生产者finish!!!!\n");
    start = 1;
    pthread_mutex_unlock(&mylock);
    pthread_cond_broadcast(&mycond);

    return ((void *) 0);
}

void * consume(void *args)
{
    int i = 0;
    char *p = (char*)args;

    printf("消费者%s start!!!!!!!!!\n", p);
    for (; i < NUMS; )
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        if (capacity > 0)
        {
            --capacity;
            printf("消费者%s消耗一个产品,缓冲区大小为:%d\n", p, capacity);
            i++;
        }
        else if(capacity <= 0 && start != 1)
        { //当没获取到资源时，将被wait挂起。当其他线程退出后，将不会有broadcast对wait进行解除。
          //这将导致循环未结束的线程挂起。所以需引入下一个分支的判断

            printf("%s 缓冲区已空，无法消耗产品\n", p);
            pthread_cond_wait(&mycond, &mylock);

        }
        else if(capacity <= 0 && start == 1)
        {//start为1，说明生产者进程已经停止，所以应该释放锁，同时，跳出循环，结束线程。
            pthread_mutex_unlock(&mylock);
            //pthread_cond_broadcast(&mycond);//可以不加？？？
            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_broadcast(&mycond);
    }

    pthread_mutex_lock(&mylock);
    printf("消费者%s finish!!!!!!!!!\n", p);
    pthread_cond_broadcast(&mycond);

    pthread_mutex_unlock(&mylock);
    return ((void *) 0);
}

#define CNUM 5

int main(int argc, char** argv) {

    int err;
    pthread_t produce_tid;
    pthread_t consume_tid[CNUM];
    void *ret;
    err = pthread_create(&produce_tid, NULL, produce, NULL);//创建线程
    if (err != 0)
    {
        printf("线程producer创建失败:%s\n", strerror(err));
        exit(-1);
    }

    int i = 0;
    char *pfree[CNUM] = {0};

    for(i= 0; i < CNUM; i++)
    {
        char* pc = NULL;
        pc = (char*)malloc(sizeof(char) * (strlen("consumer") + 2));
        sprintf(pc, "consumer%d", i);
        pfree[i] = pc;

        err = pthread_create(consume_tid + i, NULL, consume, (void*)pc);
        if (err != 0)
        {
            printf("线程consumer创建失败:%s\n", strerror(err));
            continue;
            //exit(-1);
        }
    }

    err = pthread_join(produce_tid, &ret);//主线程等到子线程退出
    if (err != 0)
    {
        printf("生产着线程分解失败:%s\n", strerror(err));
        exit(-1);
    }

    for(i= 0; i < CNUM; i++)
    {
        free(pfree[i]);
        err = pthread_join(consume_tid[i], NULL);
        if (err != 0)
        {
            printf("消费者线程分解失败:%s\n", strerror(err));
            continue;
        }
    }
    return (EXIT_SUCCESS);
}