生产者和消费者问题讲解学习

1、班级姓名：学号：成绩：实验名称：生产者和消费者问题1.实验目的:“生产者消费者”问题是一个著名的同时性编程问题的集合。通过编写经典 的“生产者消费者”问题的实验，读者可以进一步熟悉 Linux中多线程编程， 并且掌握用信号量处理线程间的同步互斥问题。2实验内容：“生产者消费者”问题描述如下。有一个有限缓冲区和两个线程：生产者和消费者。他们分别把产品放入缓冲区和 从缓冲区中拿走产品。当一个生产者在缓冲区满时必须等待，当一个消费者在缓 冲区空时也必须等待。它们之间的关系如下图所示：生产者13» « »N消费者这里要求用有名管道来模拟有限缓冲区，用信号量来解决生产者消费

2、者问题中的 同步和互斥问题。3. 实验方法：（1）使用信号量解决（2）思考使用条件变量解决4. 实验过程（1）信号量的考虑这里使用3个信号量，其中两个信号量avail和full分别用于解决生产者和消费者线程之间的同 步问题，mutex是用于这两个线程之间的互斥问题。其中avail初始化为N （有界缓冲区的空单元数），mutex初始化为1，full初始化为0。/*product.c*/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#includ

3、e <errno.h>#include <sys/ipc.h>#include <semaphore.h>#include <fcntl.h>#define FIFO "myfifo"#define N 5 int lock_var;time_t end_time;char buf_r100;sem_t mutex,full,avail;int fd;void pthread1(void *arg);void pthread2(void *arg);int main(int argc, char *argv)pthread_t

4、 id1,id2;pthread_t mon_th_id;int ret;end_time = time(NULL)+30;/* 创建有名管道 */if( (mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST) ) printf("cannot create fifoservern");printf("Preparing for reading bytes.n"); memset(buf_r,0,sizeof(buf_r);/* 打开管道 */fd=open(FIFO,O_RDWR|O_NO

5、NBLOCK,0); if(fd=-1)perror("open");exit(1);/* 初始化互斥信号量为 1*/ret= sem_init(&mutex,0,1);/* 初始化 avail 信号量为 N*/ret= sem_init(&avail,0,N);/* 初始化 full 信号量为 0*/ ret=sem_init(&full,0,0);if(ret!=0) perror("sem_init");/* 创建两个线程 */ret= pthread_create(&id1,NULL,(void *)product

6、or, NULL);if(ret!=0)perror("pthread cread1");ret= pthread_create(&id2,NULL,(void *)consumer, NULL); if(ret!=0) perror("pthread cread2"); pthread_join(id1,NULL); pthread_join(id2,NULL);exit(0); /* 生产者线程 */ void productor(void *arg)int i,nwrite; while(time(NULL) < end_time)/

7、*P 操作信号量 avail 和 mutex*/ sem_wait(&avail);sem_wait(&mutex);/* 生产者写入数据 */if( nwrite=write(fd,"hello",5)=-1 ) if(errno=EAGAIN)printf("The FIFO has not been read yet.Please try latern"); else printf("write hello to the FIFOn");/*V 操作信号量 full 和 mutex*/ sem_post(&

8、;full);sem_post(&mutex); sleep(1);/* 消费者线程 */ void consumer(void *arg)int nolock=0;int ret,nread; while(time(NULL) < end_time)/*P 操作信号量 full 和 mutex*/ sem_wait(&full);sem_wait(&mutex); memset(buf_r,0,sizeof(buf_r);if(nread=read(fd,buf_r,100)=-1) if(errno=EAGAIN) printf("no data y

9、etn"); printf("read %s from FIFOn",buf_r);/*V 操作信号量 avail 和 mutex*/ sem_post(&avail);sem_post(&mutex);sleep(1);(2) 条件变量的考虑#include <stdio.h>#include <pthread.h>#define BUFFER_SIZE 4#define OVER (-1)struct producers/定义生产者条件变量结构int bufferBUFFER_SIZE; pthread_mutex_t

10、lock;int readpos, writepos; pthread_cond_t notempty;pthread_cond_t notfull;/ 初始化缓冲区void init(struct producers *b)pthread_mutex_init(&b->lock,NULL); pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);pthread_cond_init(&b->notfull,NULL); b->readpos=0;b->writepos=0; / 在缓冲区存放一个整数void put(st

11、ruct producers *b, int data) pthread_mutex_lock(&b->lock);/ 当缓冲区为满时等待 while(b->writepos+1)%BUFFER_SIZE=b->readpos) pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);b->bufferb->writepos=data; b->writepos+;if(b->writepos>=BUFFER_SIZE) b->writepos=0;/ 发送当前缓冲区中有数据的信号

12、pthread_cond_signal(&b->notempty); pthread_mutex_unlock(&b->lock);int get(struct producers *b)int data;pthread_mutex_lock(&b->lock);while(b->writepos=b->readpos)pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);data=b->bufferb->readpos;b->readpos+;if(b->re

13、adpos>=BUFFER_SIZE) b->readpos=0;pthread_cond_signal(&b->notfull);pthread_mutex_unlock(&b->lock);return data;struct producers buffer;void *producer(void *data)int n;for(n=0;n<10;n+)printf("Producer : %d->n",n);put(&buffer,n);put(&buffer,OVER);return NULL;void *consumer(void *data)int d;while(1)d=get(&buffer);if(d=OVER) break;printf("Consumer: -> %dn",d);return NULL;in