Linux高阶——1116—环形队列生产者消费者

目录

1、环形队列

2、生产者消费者

环形队列数组实现代码

成功截图


1、环形队列

相比于线性队列,环形队列可以有效避免访问越界问题,使用下标访问队列元素时,到达末尾后下标归0,返回起始位置,使用下标运算即可

array[5],下标为0、1、2、3、4,下标使用(index+1)%array_len计算

环形队列构成:

1、存储容器(数组)

2、Front(头索引)——用于入队,向数组执行下标赋值

3、Rear(尾索引)——用于出队,从数组中获取资源

3、队列大小QUEUE_SIZE

4、已用大小Size

5、环形队列遍历依然采用环形遍历,尾追头

2、生产者消费者

生产者消费者模型,经典的线程同步方式,控制多个线程操作相同任务队列,实现数据传递或任务传递,部分线程添加任务,部分线程获取处理任务,当然需要线程同步技术完成协调调度

生产者用enqueue向环形队列中添加元素,消费者用dequeue从环形队列中读取数据

共享队列为互斥的,需要添加互斥锁

队列未满,生产者添加;队列非空,消费者读取

消费者满,生产者挂起;队列空,消费者挂起

生产者添加任务1次后,唤醒消费者;消费者读取一次数据成功,唤醒1次生产者

环形队列应该为函数指针数据,void*(task*)(void*)——返回值为泛型指针,传入参数为泛型,函数名为task

生产者将函数地址函数参数添加到环形队列中,消费者传参调用函数,为任务传递

环形队列数组实现代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<time.h>
#include<pthread.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/fcntl.h>
#include<unistd.h>#define QUEUE_MAX 10pthread_mutex_t lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_full=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_empty=PTHREAD_COND_INITIALIZER;typedef struct {int * list;int Front;int Rear;int Size;int Max;
} q_t;q_t* queue_init(int Max)
{q_t* que=NULL;if((que=(q_t*)malloc(sizeof(q_t)))==NULL){   perror("Malloc failed");return NULL;}   if((que->list=(int*)malloc(sizeof(int)*Max))==NULL)
{   perror("Malloc List failed");return NULL;}bzero(que->list,sizeof(int)*Max);que->Front=0;que->Rear=0;que->Size=0;que->Max=Max;
}bool if_Empty(q_t *ptr) {return ptr->Size == 0;
}bool if_Full(q_t *ptr) {return ptr->Size == QUEUE_MAX;
}bool enqueue(q_t *ptr, int value) {if (if_Full(ptr)){return false;}ptr->list[ptr->Rear] = value;ptr->Rear = (ptr->Rear + 1) % QUEUE_MAX;ptr->Size++;return true;
}bool dequeue(q_t *ptr, int *value) {
if (if_Empty(ptr)){return false;}*value = ptr->list[ptr->Front];ptr->Front = (ptr->Front + 1) % QUEUE_MAX;ptr->Size--;return true;
}void* Customer(void* arg)
{pthread_detach(pthread_self());q_t* que=NULL;que=(q_t*)arg;pthread_mutex_lock(&lock);if(if_Empty(que)){pthread_cond_wait(&not_empty,&lock);}int value;dequeue(que,&value);pthread_mutex_unlock(&lock);printf("customer thread 0x%x,dequeue value %d\n",(int)pthread_self(),value);pthread_cond_signal(&not_full);pthread_exit(NULL);
}int producer_add(q_t* que,int value)
{pthread_mutex_lock(&lock);if(if_Full(que)){pthread_cond_wait(&not_full,&lock);}enqueue(que,value);pthread_mutex_unlock(&lock);pthread_cond_signal(&not_empty);return 0;
}int main()
{q_t* q=NULL;int value;pthread_t tids[8];q=queue_init(50);for(int i=0;i<8;i++){pthread_create(&tids[i],NULL,Customer,(void*)q);}for(int i=0;i<8;i++){int index=rand()%8-1;producer_add(q,index);}while(1)sleep(1);return 0;
}

成功截图

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