C语言之生产者与消费者模型

　　

多线程并发应用程序有一个经典的模型，即生产者/消费者模型。系统中，产生消息的是生产者，处理消息的是消费者，消费者和生产者通过一个缓冲区进行消息传递。生产者产生消息后提交到缓冲区，然后通知消费者可以从中取出消息进行处理。消费者处理完信息后，通知生产者可以继续提供消息。

要实现这个模型，关键在于消费者和生产者这两个线程进行同步。也就是说：只有缓冲区中有消息时，消费者才能够提取消息；只有消息已被处理，生产者才能产生消息提交到缓冲区。

   我们用一个队列来做这个缓冲区，产生的消息我们放到这个队列中去，如果这个队列满了，则不放入消息，我们这个队列大小是10，能够存放10条消息。然后消费者去消费，消费者去这个缓冲区里去取数据，同样，如果缓冲区里没有数据，那么就不会消费。

  这一模型的核心就是消费者和生产者一起去抢互斥锁，谁抢到了这个锁谁就有资格对这个缓冲区进行相关操作。

 分析

　　一线程负责生产数据，另一部分线程负责消费数据。

　　问题1：如果产生的块，消费的慢，生产者容易饿死

　　问题2：如果生产的慢，消费的快，消费者容易饿死

　　只有把两个问题协调好，才能最大限度的提高效率。

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

#define MAX 20

char storage[MAX] = {};
int count = 0;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void show_storage(char* role,char* op,char prod)
{
printf("%s:",role);
for(int i=0; i<count; i++)
{
printf("%c",storage[i]);
}
printf("%s%c ",op,prod);
}

void* pro_run(void* arg)
{
char* who = "生产者";
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(count >= MAX)
{
printf("%s:满仓 ",who);
pthread_cond_wait(&full,&mutex);
}

char prod = 'A'+rand()%26;
storage[count++] = prod;

show_storage(who,"->",prod);

pthread_cond_signal(&empty);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

usleep(rand()%100*1000);
}
}

void* con_run(void* arg)
{
char* who = "消费者";
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(count <= 0)
{
printf("%s:空仓 ",who);
pthread_cond_wait(&empty,&mutex);
}

char prod = storage[count--];

show_storage(who,"<-",prod);

pthread_cond_signal(&full);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

usleep(rand()%100*1000);
}
}

int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,pro_run,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,con_run,NULL);
getchar();
}

实现：