生产者消费者模型
生产者消费者问题概述
生产者/消费者问题，也被称作有限缓冲问题。可以描述为：两个或者更多的线程共享同一个缓冲 区，其中一个或多个线程作为“生产者”会不断地向缓冲区中添加数据，另一个或者多个线程作为“消费者”
从缓冲区中取走数据。生产者/消费者模型关注的是以下几点：
- 生产者和消费者必须互斥的使用缓冲区
- 缓冲区空时，消费者不能读取数据
- 缓冲区满时，生产者不能添加数据
模型实现
生产者产生资源，消费者获取资源，资源队列为满时，生产者停止生产，资源队列为空时，消费者无法获得资源 
使用信号量来构建此模型
分析如下：
还需定义互斥锁mutex实现对缓冲区的互斥访问，避免多次操作同一个地址
测试代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <time.h>
#define MAXSIZE 5
sem_t s1;
sem_t s2;
pthread_mutex_t mutex1;
pthread_mutex_t mutex2;
int k=0,j=0;
int ar[MAXSIZE] ={0};
void* productor(void* arg)
{
for(int i=0;i<20;++i)
{
sem_wait(&s1);
pthread_mutex_lock(&mutex2);
ar[k] = rand()%100;
printf("%d位置生产的值: %d\n",k,ar[k]);
k = ++k % MAXSIZE;
pthread_mutex_unlock(&mutex2);
sem_post(&s2);
}
}
void* consumer(void* arg)
{
for(int i = 0;i<30;++i)
{
sem_wait(&s2);
pthread_mutex_lock(&mutex1);
printf("第%d位读取的值: %d\n",j,ar[j%5]);
j = ++j % MAXSIZE;
pthread_mutex_unlock(&mutex1);
sem_post(&s1);
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t id[5];
sem_init(&s1,0,5);
sem_init(&s2,0,0);
srand(time(NULL));
pthread_mutex_init(&mutex1,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex2,NULL);
for(int i=0;i<3;++i)
{
pthread_create(&id[i],NULL,productor,NULL);
}
for(int i=3;i<5;++i)
{
pthread_create(&id[i],NULL,consumer,NULL);
}
for(int i=0;i<5;++i)
{
pthread_join(id[i],NULL);
}
sem_destroy(&s1);
sem_destroy(&s2);
pthread_mutex_destroy(&mutex1);
pthread_mutex_destroy(&mutex2);
exit(0);
}
运行结果
生产者消费者模型优点：
- 解耦：因为多了一个缓冲区，所以生产者和消费者并不直接相互调用，这样生产者和消费者的代码 发生变化，都不会对对方产生影响。这样其实就是把生产者和消费者之间的强耦合解开，变成了生 产者和缓冲区，消费者和缓冲区之间的弱耦合 。
- 支持并发：如果消费者直接从生产者拿数据，则消费者需要等待生产者生产数据，同样生产者需要 等待消费者消费数据。而有了生产者/消费者模型，生产者和消费者可以是两个独立的并发主体。 生产者把制造出来的数据添加到缓冲区，就可以再去生产下一个数据了。而消费者也是一样的，从 缓冲区中读取数据，不需要等待生产者。这样，生产者和消费者就可以并发的执行。
- 支持忙闲不均：如果消费者直接从生产者这里拿数据，而生产者生产数据很慢，消费者消费数据很 快，或者生产者生产数据很多，消费者消费数据很慢。都会造成占用CPU的时间片白白浪费。生产 者/消费者模型中，生产者只需要将生产的数据添加到缓冲区，缓冲区满了就不生产了。消费者从 缓冲区中读取数据，缓冲区空了就不消费了，使得生产者/消费者的处理能力达到一个动态的平衡。
