Webserver(3.3)生产者消费者模型

目录

  • 生产者消费者简单模型
  • 条件变量
  • 信号变量

生产者消费者简单模型

//生产者消费者模型

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

struct Node{
    int num;
    struct Node * next;
};
//头结点
struct Node * head=NULL;

void * producer(void * arg){
    //不断创建新的节点，添加到链表中
    while(1){
        struct Node * newNode=(struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=head;
        head=newNode;
        newNode->num=rand()%1000;
        printf("add node,num:%d,tid:%ld\n",newNode->num,pthread_self());
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

void * customer(void * arg){
    while(1){
        //保存头结点的指针
        struct Node * tmp=head;
        head = head->next;
        printf("del node;num:%d,tid:%ld\n",tmp->num,pthread_self());
        free(tmp);
        usleep(100);

    }
    return NULL;
}

int main(){

    //创建5个生产者线程，和5个消费者线程
    pthread_t ptids[5],ctids[5];

    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_create(&ptids[i],NULL,producer,NULL);
        pthread_create(&ctids[5],NULL,customer,NULL);
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_detach(ptids[i]);
        pthread_detach(ctids[5]);
    }

    // while(1){
    //     sleep(10);
    // }

    pthread_exit(NULL);

    return 0;
}

在这里插入图片描述
容易出现段错误，原因就是会有几种情况：
会产生数据安全问题，比如生产者还未生产出来，就去消费。

//生产者消费者模型

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

//创建一个互斥
pthread_mutex_t mutex;

struct Node{
    int num;
    struct Node * next;
};
//头结点
struct Node * head=NULL;

void * producer(void * arg){
    //不断创建新的节点，添加到链表中
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * newNode=(struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=head;
        head=newNode;
        newNode->num=rand()%1000;
        printf("add node,num:%d,tid:%ld\n",newNode->num,pthread_self());
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

void * customer(void * arg){
    while(1){
        //保存头结点的指针
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * tmp=head;
        //判断是否有数据
        if(head!=NULL){
            //有数据
            head = head->next;
            printf("del node;num:%d,tid:%ld\n",tmp->num,pthread_self());
            free(tmp);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            usleep(100);
        }else{
            //没有数据
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
        

    }
    return NULL;
}

int main(){

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    //创建5个生产者线程，和5个消费者线程
    pthread_t ptids[5],ctids[5];


    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_create(&ptids[i],NULL,producer,NULL);
        pthread_create(&ctids[5],NULL,customer,NULL);
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_detach(ptids[i]);
        pthread_detach(ctids[5]);
    }

    while(1){
        sleep(10);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    pthread_exit(NULL);


    return 0;
}

解决该问题需要用互斥量确保线程同步，用条件变量或者信号量去解决生产者和消费者之间同步的问题，生产者把数据生产满了要通知消费者去消费。

条件变量

//生产者消费者模型

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

//创建一个互斥
pthread_mutex_t mutex;
//创建条件变量
pthread_cond_t cond;

struct Node{
    int num;
    struct Node * next;
};
//头结点
struct Node * head=NULL;

void * producer(void * arg){
    //不断创建新的节点，添加到链表中
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * newNode=(struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=head;
        head=newNode;
        newNode->num=rand()%1000;
        printf("add node,num:%d,tid:%ld\n",newNode->num,pthread_self());
        //只要生产了一个，就通知消费者消费
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

void * customer(void * arg){
    while(1){
        //保存头结点的指针
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * tmp=head;
        //判断是否有数据
        if(head!=NULL){
            //有数据
            head = head->next;
            printf("del node;num:%d,tid:%ld\n",tmp->num,pthread_self());
            
            free(tmp);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            usleep(100);
        }else{
            //没有数据，需要等待
            //当wait调用阻塞的时候，会对互斥锁进行解锁，当不阻塞的时候，继续向下执行会重新加锁
            pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
        

    }
    return NULL;
}

int main(){

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    pthread_cond_init(&cond,NULL);
    //创建5个生产者线程，和5个消费者线程
    pthread_t ptids[5],ctids[5];


    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_create(&ptids[i],NULL,producer,NULL);
        pthread_create(&ctids[5],NULL,customer,NULL);
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_detach(ptids[i]);
        pthread_detach(ctids[5]);
    }

    while(1){
        sleep(10);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);

    pthread_exit(NULL);


    return 0;
}

在这里插入图片描述

信号变量

//生产者消费者模型

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

//创建一个互斥
pthread_mutex_t mutex;
//创建两个信号量
sem_t psem;
sem_t csem;

struct Node{
    int num;
    struct Node * next;
};
//头结点
struct Node * head=NULL;

void * producer(void * arg){
    //不断创建新的节点，添加到链表中
    while(1){
        sem_wait(&psem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * newNode=(struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
        newNode->next=head;
        head=newNode;
        newNode->num=rand()%1000;
        printf("add node,num:%d,tid:%ld\n",newNode->num,pthread_self());
        
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&csem);
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

void * customer(void * arg){
    while(1){
        sem_wait(&csem);
        //保存头结点的指针
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        struct Node * tmp=head;

        head = head->next;
        printf("del node;num:%d,tid:%ld\n",tmp->num,pthread_self());
        
        free(tmp);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&psem);
        
        

    }
    return NULL;
}

int main(){

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
    sem_init(&psem,0,8);
    sem_init(&csem,0,0);
    //创建5个生产者线程，和5个消费者线程
    pthread_t ptids[5],ctids[5];


    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_create(&ptids[i],NULL,producer,NULL);
        pthread_create(&ctids[5],NULL,customer,NULL);
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        pthread_detach(ptids[i]);
        pthread_detach(ctids[5]);
    }

    while(1){
        sleep(10);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);


    pthread_exit(NULL);


    return 0;
}

在这里插入图片描述

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