三 Linux--多线程( 四 ) _生活百科

实现一个交易场所：循环队列两个角色：

生产者：需要申请空间资源（P操作），然后释放数据资源（V操作）
消费者：需要申请数据资源（P操作），然后释放空间资源（V操作）
三种关系：生产者与生产者（互斥）、生产者与消费者（同步（主要）和互斥）和消费者与消费者（互斥）

几个变量成员：

队列：数组模拟
容量：由用户给定
空间资源信号量：队列的容量大小
数据资源信号量：开始为0
生产者的下标位置：开始为0
消费者的下标位置：开始为0

代码示例：

#include<iostream>#include<string.h>#include<vector>#include<semaphore.h>#include<pthread.h>#include<unistd.h>using namespace std;//生产者：需要申请空间资源（P操作），然后释放数据资源（V操作）//消费者：需要申请空间资源（P操作） ， 然后释放空间资源（V操作）template<class T>class RingQueue{public:RingQueue(int capacity = 5):_capacity(capacity),_rq(capacity),_c_index(0),_p_index(0){//初始化空间资源信号量，容量为5sem_init(&_blank_sem,0,_capacity);sem_init(&_data_sem,0,0);}~RingQueue(){sem_destroy(&_blank_sem);sem_destroy(&_data_sem);}private:void P(sem_t& sem){sem_wait(&sem);}void V(sem_t& sem){sem_post(&sem);}public:void GetData(T& data){// consumer申请数据资源P(_data_sem);data = https://www.huyubaike.com/biancheng/_rq[_c_index];_c_index = (_c_index + 1) % _capacity;// consumer释放格子资源V(_blank_sem);}void PutData(const T& data){// productor申请格子资源P(_blank_sem);_rq[_p_index] = data;_p_index = (_p_index + 1) % _capacity;// productor释放数据资源V(_data_sem);}private://vector容器模拟队列vector _rq;//队列的容量size_t _capacity;//空间资源信号量sem_t _blank_sem;//数据资源信号量sem_t _data_sem;//消费者的下标位置：开始为0int _c_index;//生产者的下标位置：开始为0int _p_index;};RingQueue *q ;void* Consumer(void* arg){long id = (long)arg;while (1){// 消费（?。┦?int x;q->GetData(x);cout <<"consumer " << id << " consumes a data: " << x << endl;sleep(1);// 后面可注释，调整速度}}void* Productor(void* arg){long id = (long)arg;while (1){// 生产（放）数据int x = rand()%10 + 1;q->PutData(x);cout << "productor " << id << " produncs a data: " << x<< endl;sleep(1);// 后面可注释 ， 调整速度}}int main(){	// 创建一个交易场所q = new RingQueue<int>();srand((size_t)time(nullptr));pthread_t p, c;pthread_create(&p, nullptr, Productor, (void*)(1));pthread_create(&c, nullptr, Consumer, (void*)(1));pthread_join(p, nullptr);pthread_join(c, nullptr);delete q;return EXIT_SUCCESS;}

注意：生产者生成数据前需要申请空间资源信号量（P(_blank_sem)），申请不成功就挂起等待，等待信号量来了继续获得信号量，然后释放数据资源信号量（V(_data_sem)）消费者消费数据前需要申请数据资源信号量（P(_data_sem)），申请不成功就挂起等待，等待信号量来了继续获得信号量，然后释放空间资源信号量（V(_blank_sem)）
运行结果如下：

生产者和消费者执行速度一致

文章插图
生产者生产完一个数据，然后消费者就消费了，二者步调一致，并发执行。

生产者快，消费者慢

文章插图
生产者速度快，一下字就把队列塞满了数据（开始时二者步调不一致），接着生产者如果再去申请空间信号量，此时已经申请不到了，只能挂起等待，消费者消费数据是否空间信号量，这是生产者才可以继续生产，可以看出，在后面大部分时间，二者步调恢复一致了，且速度随消费者。

生产者慢，消费者快

文章插图
生产生产者生产完一个数据，数据信号量加1，空间信号量减1 ，然后消费者里马消费了一个数据，数据信号量减1 ，空间信号量加1，此时数据信号量为0 ，消费者再去申请数据信号量，申请不到就挂起等待，只能等生产者在去生产释放空间信号量，然后消费者才可以申请到。可以看出的是，队列长时间是空的，二者步调一致，速度随生产者。