Linux 系统应用编程——多线程经典问题（生产者-消费者）

 “生产者——消费者”问题是Linux多线程编程中的经典问题，主要是利用信号量处理线程间的同步和互斥问题。

         “生产者——消费者”问题描述如下：

          有一个有限缓冲区（这里用有名管道实现 FIFO 式缓冲区）和两个线程：生产者和消费者，它们分别不停地把产品放入缓冲区中拿走产品。一个生产者在缓冲区满的时候必须等待，一个消费者在缓冲区空的时候也不IXUS等待。另外，因为缓冲区是临界资源，所以生产者和消费者之间必须互斥进行。它们之间的关系如下：


这里要求使用有名管道来模拟有限缓冲区，并用信号量来解决“生产者——消费者”问题中的同步和互斥问题。


1、信号量分析

        这里使用3个信号量，其中两个信号量 avail 和 full 分别用于解决生产者和消费者线程之间的互斥问题。其中avail 表示缓冲区的空单元数，初始值为N；full 表示缓冲区非空单元数，初始值为 0 ； mutex 是互斥信号量 ，初始值为 1(当然也可以用互斥锁来实现互斥操作)。

2、画出流程图


3、编写代码

        本实验的代码中缓冲区拥有3个单元，每个单元为5个字节。为了尽量体现每个信号量的意义，在程序中生产过程和消费过程是随机（采取0~5s 的随机事件间隔）进行的，而且生产者的速度比消费者的速度平均快两倍左右。生产者一次生产一个单元的产品（放入hello字符串），消费者一次消费一个单元的产品。

[cpp] view plaincopy
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <string.h>  
  4. #include <unistd.h>  
  5. #include <pthread.h>  
  6. #include <sys/types.h>  
  7. #include <time.h>  
  8. #include <fcntl.h>  
  9. #include <semaphore.h>  
  10. #include <sys/ipc.h>  
  11. #include <errno.h>  
  12. #define MYFIFO "myfifo"  
  13. #define BUFFER_SIZE 3  
  14. #define UNIT_SIZE 5  
  15. #define RUN_TIME 30  
  16. #define DELAY_TIME_LEVELS 5.0  
  17.   
  18. void *producer(void *arg);  
  19. void *customer(void *arg);  
  20.   
  21. int fd;  
  22. time_t end_time;  
  23. sem_t mutex,full,avail;  
  24.   
  25. int main()  
  26. {  
  27.     int ret;  
  28.     pthread_t thrd_prd_id,thrd_cst_id;  
  29.   
  30.     srand(time(NULL));  
  31.     end_time = time(NULL) + RUN_TIME;  
  32.   
  33.         /*创建有名管道*/  
  34.     if((mkfifo(MYFIFO,0644) < 0) && (errno != EEXIST))  
  35.     {  
  36.         perror("mkfifo error!");  
  37.         exit(-1);  
  38.     }  
  39.   
  40.         /*打开管道*/  
  41.     fd = open(MYFIFO,O_RDWR);  
  42.     if(fd == -1)  
  43.     {  
  44.         perror("open fifo error");  
  45.         exit(-1);  
  46.     }  
  47.   
  48.         /*初始化互斥信号量为1*/  
  49.     ret = sem_init(&mutex,0,1);  
  50.         /*初始化avail信号量为 N */  
  51.     ret += sem_init(&avail,0,BUFFER_SIZE);  
  52.     /*初始化full信号量为0*/  
  53.     ret += sem_init(&full,0,0);  
  54.   
  55.     if(ret != 0)  
  56.     {  
  57.         perror("sem_init error");  
  58.         exit(-1);  
  59.     }  
  60.   
  61.         /*创建两个线程*/  
  62.     ret = pthread_create(&thrd_prd_id,NULL,producer,NULL);  
  63.     if(ret != 0)  
  64.     {  
  65.         perror("producer pthread_create error");  
  66.         exit(-1);  
  67.     }  
  68.   
  69.     ret = pthread_create(&thrd_cst_id,NULL,customer,NULL);  
  70.     if(ret != 0)  
  71.     {  
  72.         perror("customer pthread_create error");  
  73.         exit(-1);  
  74.     }  
  75.   
  76.     pthread_join(thrd_prd_id,NULL);  
  77.     pthread_join(thrd_cst_id,NULL);  
  78.     close(fd);  
  79.     unlink(MYFIFO);  
  80.   
  81.     return 0;  
  82. }  
  83.   
  84. void *producer(void *arg) //生产者线程  
  85. {  
  86.     int real_write;  
  87.     int delay_time;  
  88.   
  89.     while(time(NULL) < end_time)  
  90.     {  
  91.         delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/RAND_MAX/2.0) + 1;  
  92.         sleep(delay_time);  
  93.   
  94.                 /*P操作信号量avail和mutex*/  
  95.         sem_wait(&avail);  
  96.         sem_wait(&mutex);  
  97.         printf("\nproducer have delayed %d seconds\n",delay_time);  
  98.   
  99.                 /*生产者写入数据*/  
  100.         if((real_write = write(fd,"hello",UNIT_SIZE)) == -1)  
  101.         {  
  102.             if(errno == EAGAIN)  
  103.             {  
  104.                 printf("The buffer is full,please wait for reading!\n");  
  105.             }  
  106.         }  
  107.         else  
  108.         {  
  109.             printf("producer writes %d bytes to the FIFO\n",real_write);          
  110.             printf("Now,the buffer left %d spaces!\n",avail);  
  111.         }  
  112.                 /*V操作信号量full 和 mutex*/  
  113.         sem_post(&full);  
  114.         sem_post(&mutex);  
  115.     }  
  116.     pthread_exit(NULL);  
  117. }  
  118.   
  119. void *customer(void *arg) //消费者线程  
  120. {  
  121.     unsigned char read_buffer[UNIT_SIZE];  
  122.     int real_read;  
  123.     int delay_time;  
  124.   
  125.     while(time(NULL) < end_time)  
  126.     {  
  127.         delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/RAND_MAX/2.0) + 1;  
  128.         sleep(delay_time);  
  129.   
  130.         sem_wait(&full); //P操作信号量full和mutex  
  131.         sem_wait(&mutex);  
  132.         memset(read_buffer,0,UNIT_SIZE);  
  133.         printf("\nCustomer have delayed %d seconds\n",delay_time);  
  134.   
  135.         if((real_read = read(fd,read_buffer,UNIT_SIZE)) == -1)  
  136.         {  
  137.             if(errno == EAGAIN)  
  138.             {  
  139.                 printf("The buffer is empty,please wait for writing!\n");  
  140.             }  
  141.         }  
  142.         else  
  143.         {  
  144.             printf("customer reads %d bytes from the FIFO\n",real_read);          
  145.         }  
  146.   
  147.         sem_post(&avail); //V操作信号量 avail 和 mutex  
  148.         sem_post(&mutex);         
  149.     }  
  150.   
  151.     pthread_exit(NULL);  
  152. }  

执行结果如下：

[cpp] view plaincopy
  1. fs@ubuntu:~/qiang/pthread$ ./cust_prod   
  2.   
  3. producer have delayed 2 seconds  
  4. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  5. Now,the buffer left 2 spaces!  
  6.   
  7. Customer have delayed 2 seconds  
  8. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  9.   
  10. producer have delayed 2 seconds  
  11. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  12. Now,the buffer left 2 spaces!  
  13.   
  14. Customer have delayed 2 seconds  
  15. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  16.   
  17. producer have delayed 2 seconds  
  18. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  19. Now,the buffer left 2 spaces!  
  20.   
  21. Customer have delayed 2 seconds  
  22. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  23.   
  24. producer have delayed 1 seconds  
  25. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  26. Now,the buffer left 2 spaces!  
  27.   
  28. Customer have delayed 2 seconds  
  29. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  30.   
  31. producer have delayed 1 seconds  
  32. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  33. Now,the buffer left 2 spaces!  
  34.   
  35. Customer have delayed 3 seconds  
  36. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  37.   
  38. producer have delayed 3 seconds  
  39. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  40. Now,the buffer left 2 spaces!  
  41.   
  42. producer have delayed 1 seconds  
  43. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  44. Now,the buffer left 1 spaces!  
  45.   
  46. Customer have delayed 2 seconds  
  47. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  48.   
  49. Customer have delayed 1 seconds  
  50. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  51.   
  52. producer have delayed 3 seconds  
  53. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  54. Now,the buffer left 2 spaces!  
  55.   
  56. Customer have delayed 1 seconds  
  57. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  58.   
  59. producer have delayed 2 seconds  
  60. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  61. Now,the buffer left 2 spaces!  
  62.   
  63. Customer have delayed 2 seconds  
  64. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  65.   
  66. producer have delayed 1 seconds  
  67. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  68. Now,the buffer left 2 spaces!  
  69.   
  70. Customer have delayed 2 seconds  
  71. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  72.   
  73. producer have delayed 1 seconds  
  74. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  75. Now,the buffer left 2 spaces!  
  76.   
  77. producer have delayed 1 seconds  
  78. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  79. Now,the buffer left 1 spaces!  
  80.   
  81. Customer have delayed 2 seconds  
  82. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  83.   
  84. producer have delayed 2 seconds  
  85. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  86. Now,the buffer left 1 spaces!  
  87.   
  88. Customer have delayed 3 seconds  
  89. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  90.   
  91. Customer have delayed 1 seconds  
  92. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  93.   
  94. producer have delayed 3 seconds  
  95. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  96. Now,the buffer left 2 spaces!  
  97.   
  98. producer have delayed 1 seconds  
  99. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  100. Now,the buffer left 1 spaces!  
  101.   
  102. Customer have delayed 2 seconds  
  103. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  104.   
  105. Customer have delayed 1 seconds  
  106. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  107.   
  108. producer have delayed 3 seconds  
  109. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  110. Now,the buffer left 2 spaces!  
  111.   
  112. Customer have delayed 2 seconds  
  113. customer reads 5 bytes from the FIFO  
  114.   
  115. producer have delayed 2 seconds  
  116. producer writes 5 bytes to the FIFO  
  117. Now,the buffer left 2 spaces!  
  118. fs@ubuntu:~/qiang/pthread$  

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/402313.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

Linux 系统应用编程——进程间通信（下）

Linux 系统应用编程——进程间通信（下）

在前面&#xff0c;我们学习了传统的进程间通信方式——无名管道&#xff08;pipe&#xff09;、有名管道&#xff08;fifo&#xff09;和信号&#xff08;signal&#xff09;。 下面我们来学习 System V IPC 对象&#xff1a; 1、共享内存&#xff08;share memory&#xff0…
阅读更多...
.balignl 16,0xdeadbeef浅析

.balignl 16,0xdeadbeef浅析

http://zqwt.012.blog.163.com/blog/static/12044684201031102956976/ 最近在分析u-boot的源代码&#xff0c;看到这一行&#xff1a; .balignl 16, 0xdeadbeef不知道为什么要这样写&#xff0c;0xdeadbeef&#xff0c;明显是个单词组&#xff0c;写在这里有何意义呢&am…
阅读更多...
使用maven导入任意jar包

使用maven导入任意jar包

http://mvnrepository.com/ 我这里&#xff0c;因为是spark1.5.2版本。 保存&#xff0c;maven会自动下载jar包到本地仓库。 转载于:https://www.cnblogs.com/lchzls/p/6281764.html
阅读更多...
Linux下静态IP地址的设置及TFTP服务的搭建

Linux下静态IP地址的设置及TFTP服务的搭建

TFTP&#xff08;Trivial File Transfer Protocol,简单文件传输协议&#xff09;是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议&#xff0c;提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP承载在UDP上&#xff0c;提供不可靠的数据流传输服务&#xff0c;…
阅读更多...
bzoj 3924 幻想乡战略游戏

bzoj 3924 幻想乡战略游戏

题目大意&#xff1a; 有边权点权的树&#xff0c;动态修改点权 每次修改后求带权重心x (\(minimize\) \(S\sum_i val[i]*dist[x][i]\)) 分析&#xff1a; 从暴力找突破口&#xff1a; 对于边x,y&#xff0c;设长度为len&#xff0c;切断后x半边树权值和为\(w_1\)&#xff0c;y…
阅读更多...
Linux 系统应用编程——网络编程（基础篇）

Linux 系统应用编程——网络编程（基础篇）

一、网络体系结构 1、OSI模型和TCP/IP 模型 网络体系结构指的是网络的分层结构以及每层使用的协议的集合。其中最著名的就是OSI协议参考模型&#xff0c;他是基于国际标准化组织&#xff08;OSI&#xff09;的建议发展起来的。它分为7个层次&#xff1a;应用层、表示层、会话层…
阅读更多...
C++中函数的默认参数

C++中函数的默认参数

使用方法&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;在函数声明或定义时&#xff0c;直接对参数赋值&#xff0c;该参数就是默认参数。&#xff08;2&#xff09;在函数调用时&#xff0c;省略部分或全部参数&#xff0c;这时就会使用默认参数进行代替。注意事项&#xff1a; &…
阅读更多...
Linux 系统应用编程——网络编程（socket编程）

Linux 系统应用编程——网络编程（socket编程）

二、网络编程基础 1、套接字概述 套接字就是网络编程的ID。网络通信&#xff0c;归根到底还是进程间的通信&#xff08;不同计算机上的进程间的通信&#xff09;。在网络中&#xff0c;每一个节点&#xff08;计算机或路由器&#xff09;都有一个网络地址&#xff0c;也就是IP地…
阅读更多...
php curl拉取远程图片

php curl拉取远程图片

<?php $url "图片绝对地址/thumbnail.jpg"; $filename curl.jpg; getImg($url, $filename); /**通过curl方式获取制定的图片到本地* 完整的图片地址* 要存储的文件名*/ function getImg($url "", $filename "") {if(is_dir(basename($fi…
阅读更多...
利用indent格式化源文件的脚本

利用indent格式化源文件的脚本

脚本一&#xff1a;格式化指定目录下的源文件(*.h, *.cpp...) #!/bin/sh# 格式化某目录下所有*.h, *.c, *.cpp, *.hh文件, 并将文件换行符转换成Linux下的格式if [ $# -lt 1 ]; thenecho "Usage: $0 <dir>"exit 1elsedir$1fi# format a source file(*.c, *.h,…
阅读更多...
Struts入门（三）深入Struts用法讲解

Struts入门（三）深入Struts用法讲解

访问Servlet APIAction搜索顺序动态方法调用指定多个配置文件默认ActionStruts 后缀接收参数处理结果类型1.访问Servlet API 首先我们了解什么是Servlet API httpRequest、httpResponse、servletContext　　3个api对应jsp面向对象&#xff1a;request、response、application　…
阅读更多...
Linux ALSA声卡驱动之四：Control设备的创建

Linux ALSA声卡驱动之四：Control设备的创建

声明&#xff1a;本博内容均由http://blog.csdn.net/droidphone原创&#xff0c;转载请注明出处&#xff0c;谢谢&#xff01; Control接口 Control接口主要让用户空间的应用程序&#xff08;alsa-lib&#xff09;可以访问和控制音频codec芯片中的多路开关&#xff0c;滑动控件…
阅读更多...
jQuery 入门教程(5): 显示/隐藏内容

jQuery 入门教程(5): 显示/隐藏内容

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> jQuery的hide()和show()可以用来显示和隐藏内容。比如下面的例子&#xff1a;jQuery的hide()和show() 可以用来显示和隐藏内容。比如下面的例子&#xff1a; [html] view plain copy print ? <!doctype html> …
阅读更多...
键盘键值表

键盘键值表

键盘键值表 值 描述 0x1 鼠标左键 0x2 鼠标右键 0x3 CANCEL 键 0x4 鼠标中键 0x8 BACKSPACE 键 0x9 TAB 键 0xC CLEAR 键 0xD ENTER 键 0x10 SHIFT 键 0x11 CTRL 键 0x12 MENU 键 0x13 PAUSE 键 0x14 CAPS LOCK 键 0x1B ESC 键 0x20 SPACEBAR 键 0x21 PAGE UP 键 0x22 PAGE DOW…
阅读更多...
Linux下find命令使用

Linux下find命令使用

阅读更多...
Spring自动扫描配置及使用方法

Spring自动扫描配置及使用方法

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 首先&#xff0c;检查一下你lib下有没有 common-annotations.jar 这个jar包 没有的话要导入工程。 下一步配置spring的配置文件applicationContex.xml&#xff0c;加入命名空间 红色为需要添加的内容 <beans xmlns…
阅读更多...
Linux下ln命令使用

Linux下ln命令使用

n是linux中又一个非常重要命令&#xff0c;它的功能是为某一个文件在另外一个位置建立一个同步的链接.当我们需要在不同的目录&#xff0c;用到相同的文件时&#xff0c;我们不需要在每一个需要的目录下都放一个必须相同的文件&#xff0c;我们只要在某个固定的目录&#xff0c…
阅读更多...
DPM 2012 SP1---安装并部署DPM 2012 SP1服务器

DPM 2012 SP1---安装并部署DPM 2012 SP1服务器

实验拓扑图&#xff1a;一、前提条件&#xff1a;需要在DPM2012 SP1服务器上完成以下操作&#xff1a;1.DPM服务器加入域&#xff08;使用域管理员登陆DPM2012 SP1服务器&#xff09;2.准备存储磁盘&#xff08;新添加一块硬盘&#xff09;3.关闭防火墙服务&#xff08;DPM服务…
阅读更多...
Linux下test命令使用

Linux下test命令使用

test命令格式&#xff1a; [cpp] view plain copy test condition 通常&#xff0c;在if-then-else语句中&#xff0c;用[]代替&#xff0c;即[ condition ]。注意&#xff1a;方括号两边都要用空格。 1、数值比较 比 较 描 述 ---------------------------------------…
阅读更多...
用Mysql网页式管理工具安全地访问数据库的方法

用Mysql网页式管理工具安全地访问数据库的方法

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 用Mysql网页式管理工具安全地访问数据库的方法 在使用通达OA系统时很多用户需要借助Mysql网页式管理工具进入后台数据库去查看数据&#xff0c;进行一些相应的操作。但是大多数时候用户安装完该工具后都是直接进入后台数…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023