生产者-消费者模型

生产者-消费者模型，觉得使用信号量是最简单的，但效率上可能会有些影响，因为每次对消息的操作都要从用户态转到内核态。

什么是生产者－消费者模型，即多个模块产生数据，另外多个模块取得数据并进行处理。如何实现互斥？如何让生产者和消费者都能够方便的工作？

本设计的主要特色为：

·消息的大小、结构是自由的，甚至可以是一个对象;
·消息队列的长度（容纳消息的个数）是可设定的;

·添加消息是阻塞的，即如果队列已满，不能再添加消息;
·代码少，思路简洁，可以根据情况扩展.

 

以下是该模型的实现：

template <class T> 
class PCM_SEM
{
public:
    // constructor
    PCM_SEM(int nSize)
    {
        InitializeCriticalSection(&m_csLock);
        _ASSERT(m_hPushSemaphore = CreateSemaphore(NULL, nSize, nSize, NULL));
        _ASSERT(m_hPopSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 0, nSize, NULL));
    }

    // destructor
    ~PCM_SEM()
    {
        m_listUserData.clear();
        CloseHandle(m_hPopSemaphore);
        CloseHandle(m_hPushSemaphore);
        DeleteCriticalSection(&m_csLock);
    }

    // wait for the semaphore to add the msg
    void Push(T& t)
    {
        _ASSERT(WaitForSingleObject(m_hPushSemaphore, INFINITE) == WAIT_OBJECT_0);
        EnterCriticalSection(&m_csLock);
        m_listUserData.push_back(t);
        ReleaseSemaphore(m_hPopSemaphore, 1, NULL);
        LeaveCriticalSection(&m_csLock);
    }

    // wait for the semaphore to get the msg
    T Pop()
    {
        _ASSERT(WaitForSingleObject(m_hPopSemaphore, INFINITE) == WAIT_OBJECT_0);
        EnterCriticalSection(&m_csLock);
        T t = m_listUserData.front();
        m_listUserData.pop_front();
        ReleaseSemaphore(m_hPushSemaphore, 1, NULL);
        LeaveCriticalSection(&m_csLock);
        return t;
    }

private:
    CRITICAL_SECTION m_csLock; 
    HANDLE   m_hPopSemaphore;
    HANDLE   m_hPushSemaphore;
    list<T>  m_listUserData;
};

下面是该模型的使用：

const int SIZE_BUFFER = 100;

PCM_SEM<int> pcmData(SIZE_BUFFER);

unsigned __stdcall Producer(LPVOID lpPara)
{
    int i = 0;
    for ( ; ; )
    {
        i++;
        stringstream ss;
        ss << "Produce No. " << i << " Product!" << endl;
        cout << ss.str();
        pcmData.Push(i);
        Sleep(10);
    }

    return 0;
}

unsigned __stdcall Consumer(LPVOID lpPara)
{
    for ( ; ; )
    {
        stringstream ss;
        ss << "Consume No. " << pcmData.Pop() << " Product!" << endl;
        cout << ss.str();
        Sleep(50);
    }

    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (_beginthreadex(NULL, 0, &Producer, NULL, 0, NULL) == NULL) 
    {
        return -1;
    }

    if (_beginthreadex(NULL, 0, &Consumer, NULL, 0, NULL) == NULL) 
    {
        return -1;
    }

    return getchar();
}