生產者消費者模型

場景：模組a產生資料，這些資料由模組b來處理。

形象的稱模組a為生產者，模組b為消費者。

生產者消費者問題也稱有限緩衝問題，是多執行緒同步問題的乙個經典案例。描述了兩個共享固定大小緩衝區的執行緒，即生產者和消費者。生產者負責生產資料放入緩衝區中，消費者消費緩衝區中的資料。該問題的關鍵就是要保證生產者不會在緩衝區滿時加入資料，消費者也不會在緩衝區中空時消耗資料。

1.解耦：如果讓生產者直接呼叫消費者的某個方法，那麼生產者就會對消費者產生依賴（耦合），「消費者」**發生變化，可能會影響「生產者」（呼叫方式、引數型別...）。生產者消費者模型通過乙個緩衝區來解決生產者和消費者之間的強耦合問題。生產者和消費者之間不直接通訊，而是通過緩衝區進行資料傳遞，平衡了生產者和消費者的處理能力。降低了依賴/耦合。

2.支援併發：讓生產者直接呼叫消費者的某個方法，由於函式呼叫時同步的，即在消費者的函式沒有返回前，生產者只能阻塞式的等著。如果消費者處理資料很慢，這樣顯然是很低效的。在生產者消費者模型中，生產者和消費者可以是兩個獨立的併發主體，生產者只需生產資料放入緩衝區後，接著去生產下乙個資料，不用等待消費者消費完成。

3.支援忙閒不均：如果生產者生產資料時快時慢，在生產者生產較快時，消費者消費速度有限，不能及時消費資料，可將資料先寄放在緩衝區中，因為生產者生產速度會降下來，因此消費者可隨後逐漸消費完緩衝區中的資料。

1.基於阻塞佇列的生產者消費者模型：

與普通佇列的區別在於，當隊列為空時，pop操作將被阻塞，直到佇列中被放入了元素；當隊列為滿時，push操作將被阻塞，直到有元素被取走。（以上pop和push操作分別由不同執行緒來完成）

//
cp.hpp
#ifndef __pc_hpp_
#define __pc_hpp_#include 
#include 
#include 
using
namespace
std;
#define num 8
class
blockqueue
void
unlockqueue()
void
producterwait()
void
noticeproducter()
void
consumerwait()
void
noticeconsumer()
bool
isfull()
bool
isempty()
public
:    blockqueue(size_t _cap =num)
:cap(_cap)
~blockqueue()
void pushdata(const
int&val)
q.push(val);
//noticeconsumer(); 
//生產乙個通知消費者消費
unlockqueue();
}void popdata(int&val)
val =q.front();
q.pop();
noticeproducter(); 
//消費乙個通知生產者生產
unlockqueue();
}};#endif

view code

//
cp.cc
#include "
pc.hpp
"#include 
#include 
#include 
void *producter(void *arg)
return (void *)0;}
void *consumer(void *arg)
return (void *)0;}
intmain()

view code

2.基於環形佇列的生產者消費者模型：

用陣列來模擬環形佇列，採用posix訊號量來實現生產者執行緒與消費者執行緒的同步行為。訊號量data_sem表示生產者生產的資料個數，訊號量space_sem表示緩衝區中的空位。會出現以下四種情況：

生產者每生產乙個資料對space_sem進行p操作，對data_sem進行v操作；反之，消費者進行相反的操作。

1
2#ifndef __pc_hpp_
3#define __pc_hpp_
45 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9
using
namespace
std;
1011
#define num 6
1213
class
circlequeue
1432
33     ~circlequeue()
3438
39void pushdata(const
int&val)
4047
48void popdata(int&val)
4956
};57
58#endif
//__pc_hpp_

view code

1
2 #include "
pc.hpp
"3 #include 4 #include 5 #include 6
7void *producter(void *arg)817
return (void *)0;18
}1920void *consumer(void *arg)
2130
return (void *)0;31
}3233int
main()
34

view code

當乙個生產者執行緒對space--（p操作）後，就擁有了乙個空位的使用權，該位置不會被其他執行緒占用；當乙個消費者執行緒對data--時，就擁有了乙個資料的使用權，這個資料不會再被其他執行緒使用。

生產者消費者模型

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