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Linux--Condition Variable(条件变量)实现生产者-消费者模型

时间:2016-04-27 07:09:27      阅读:325      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:条件变量   生产者-消费者模型   

一、条件变量

    在线程同步过程中还有如下的情况:线程A需要等某个条件成立之后才能继续往下执行,如果条件不成立,线程A就阻塞,而线程B在执行过程中使这个条件成立了,就唤醒线程A继续执行。在Pthread库中用条件变量阻塞等待一个条件,或者唤醒等待这个条件的线程。条件变量用pthread_cond_t类型的变量来表示。

    用pthread_cond_init 初始化条件变量、如果条件变量是静态分配的,也可以用宏定义          PTHEAD_COND_INITIALIZER初始化,用pthread_cond_destroy 销毁条件变量;成功返回0,失败返回错误号。

     一个条件变量总是和一个Mutex搭配使用的。一个线程可以调用pthread_cond_wait在一个条件变量上阻塞等待,这个函数做以下三步操作:

    1. 释放Mutex

    2. 阻塞等待

    3. 当被唤醒时,重新获得Mutex并返回

   一个线程可以调用pthread_cond_signal唤醒在某个条件变量上等待的另一个线程,也可以调用pthread_cond_broadcast唤醒在这个条件变量上等待的所有线程。

二、用生产者-消费者模型来说明

    顾名思义,可以看出要实现这个模型,首先得有两个角色(生产者,消费者),有了两个角色之外当然该得有一个场合让两个都能访问到的临界资源(一个场合),还得弄明白生产者与生产者之间的关系(互斥),消费者与消费者之间的关系(互斥),生产者和消费者之间的关系(同步与互斥),总的来说就是一个场所,两个角色,三种关系。用代码来实现,生产者生产一个数据,然后发出信号让,消费者消费,消费者消费完之后给生产者发信号告诉生产者让生产者继续生产,如此重复。

    

  1 #include<stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include<malloc.h>
  4 #include<pthread.h>                                                                                                                             
  5 #include<semaphore.h>
  6 typedef int Data_type;
  7 typedef int* Data_type_p;
  8 static pthread_mutex_t lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//初始化互斥锁
  9 static pthread_cond_t needProduct=PTHREAD_COND_INITIALIZER;//初始化条件变量
 10 
 11
 12 typedef struct listnode //定义一个链表来存放数据(一个场所)
 13 {
 14     Data_type data;
 15     struct listnode* next;
 16 }list ,*listp,**listpp;
 17 
 18 listp head=NULL;
 19 
 20 static listp buyNode(Data_type _data)
 21 {
 22     listp tem=(listp)malloc(sizeof(list));
 23     if(tem)
 24     {
 25         tem -> data=_data;
 26         tem -> next=NULL;
 27         return tem;
 28     }
 29     return NULL;
 30 }
 31 void initList(listpp list)
 32 {
 33     *list=buyNode(0);
 34 }
 35 void push_list(listp list,Data_type _data)
 36 {
 37     listp cur=buyNode(_data);
 38     listp tem=list;
 39     while(tem->next)
 40     {
 41         tem=tem->next;
 42     }
 43     tem ->next=cur;
 44 }
 45 void deleteList(listp list)
 46 {
 47     if(list)
 48     {
 49         free(list);
 50         list=NULL;
 51     }
 52 }
 53 int pop_list(listp list,Data_type_p data)
 54 {
 55     if(list ->next==NULL)
 56     {
 57         *data =-1;
 58         return -1;
 59     }
 60     listp tem=list->next;
 61     list ->next=tem->next;
 62     *data=tem->data;
 63     deleteList(tem);
 64     return 0;
 65 }
 66 void PrintList(listp list)
 67 {
 68     listp cur=list->next;;
 69     while(cur)
 70     {
 71         printf("%d",cur->data);
 72         fflush(stdout);
 73         cur=cur->next;
 74     }
 75     printf("\n");
 76 }
 77 void *product(void* arg)//定义生产者与生产者之间的关系(互斥)
 78 {
 79     int i=0;
 80     while(1)
 81     {
 82         pthread_mutex_lock(&lock);
 83         printf("product data:%d\n",i);
 84         push_list(head,i++);
 85         pthread_mutex_unlock(&lock);
 86         printf("conduct is ok.weak up comsumer...\n");
 87         pthread_cond_signal(&needProduct);//当生产者有数据时,发送信号,唤醒消费者
 88         sleep(2);
 89     }
 90 
 91 }
 92 void *consumer(void* arg)//消费者与消费者之间的关系(互斥)
 93 {
 94     Data_type _data;
 95     while(1)
 96     {   
 97         pthread_mutex_lock(&lock);
 98         while(-1==pop_list(head,&_data))
 99         {
100             pthread_cond_wait(&needProduct,&lock);//没收到生产者的消息之前就阻塞等待
101         }
102         printf("consumer data:%d\n",_data);
103         pthread_mutex_unlock(&lock);
104         sleep(1);
105     }
106 }
107 int main()
108 {
109     initList(&head);
110     pthread_t id1;
111     pthread_t id2;
112     pthread_create(&id1,NULL,product,NULL);
113     pthread_create(&id2,NULL,consumer,NULL);
114     pthread_join(id1,NULL);
115     pthread_join(id2,NULL);
116     return 0;
117 }

    总结:上面代码实现的是单生产者和单消费者,生产者-消费者模型,简单的来说就是要实现生产者与生产者之间互斥,消费者与消费者之间互斥,生产者与消费者之间同步互斥的关系。


Linux--Condition Variable(条件变量)实现生产者-消费者模型

标签:条件变量   生产者-消费者模型   

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