併發無鎖之環形隊列生產者消費者問題

一、生產者消費者問題

       三種關係：生產者--生產者（互斥）；消費者-消費者（互斥）；生產者--消費者（互斥同步）

       兩個角色：生產者；消費者

       一種生產場所：緩衝區

二、環形隊列（緩衝區）

  數據結構：能夠有多種，這裏選用數組，邏輯上將a[0]和a[size-1]相連構成環形隊列

  判斷空/判斷滿：當讀指針和寫指針指向同一個區域爲空，或者滿（但不能區分空或者滿）

  兩種方案：一、即尾結點與首結點之間至少留有一個元素的空間。                   

                    二、 添加一個計數器（信號量就是計數器因此這裏用信號量完成計數器的功能）

三、semaphore

        信號量就是一種計數器，其最重要的操做就是P,V操做；

        P操做驚醒count--；V操做進行cont++；

        P,V操做自己是原子操做！！！（即保證了互斥）

代碼：單生產者-單消費者

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
int round[64];
sem_t space_nums;
sem_t data_nums;
void *consumer(void *arg)
{
  int index=0;
  while(1)
  {
    sem_wait(&data_nums);
    int num=round[index];
    printf("%d consumer is done...%d\n",index,num);
    sem_post(&space_nums);
    index++;
    index%=64;
    sleep(1);
  }
}
void *producter(void *arg)
{
  int index=0;
  while(1)
  {
    //space_nums--;
    sem_wait(&space_nums);
    int num=rand()%123;
    round[index]=num;
    printf("%d producter is done...%d\n",index,num);
    sem_post(&data_nums);
    index++;
    index%=64;
    sleep(1);
  }
}
int main()
{
  pthread_t id1,id2;
  sem_init(&space_nums,0,64);
  sem_init(&data_nums,0,0);
  pthread_create(&id1,NULL,consumer,NULL);
  pthread_create(&id2,NULL,producter,NULL);
  pthread_join(id1,NULL);
  pthread_join(id2,NULL);
  sem_destroy(&space_nums);
  sem_destroy(&data_nums);
}

代碼：多生產者-多消費者 //自己已經實現了P,V的原子操做已經實現了互斥

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
int round[64];
sem_t space_nums;
sem_t data_nums;
void *consumer(void *arg)
{
  int index=0;
  while(1)
  {
    sem_wait(&data_nums);
    int num=round[index];
    printf("%d consumer%d is done...%d\n",index,arg,num);
    sem_post(&space_nums);
    index++;
    index%=64;
    sleep(1);
  }
}
void *producter(void *arg)
{
  int index=0;
  while(1)
  {
    //space_nums--;
    sem_wait(&space_nums);
    int num=rand()%123;
    round[index]=num;
    printf("%d producter%d is done...%d\n",index,arg,num);
    sem_post(&data_nums);
    index++;
    index%=64;
    sleep(1);
  }
}
int main()
{
  pthread_t id1,id2,id3,id4;
  sem_init(&space_nums,0,64);
  sem_init(&data_nums,0,0);
  pthread_create(&id1,NULL,consumer,(void *)1);
  pthread_create(&id3,NULL,consumer,(void *)2);
  pthread_create(&id2,NULL,producter,(void *)1);
  pthread_create(&id4,NULL,producter,(void *)2);
  pthread_join(id1,NULL);
  pthread_join(id3,NULL);
  pthread_join(id4,NULL);
  pthread_join(id2,NULL);
  sem_destroy(&space_nums);
  sem_destroy(&data_nums);
}