一.什么是生产者消费者模型
该问题描述了两个线程（或进程）之间的协作：一个或多个生产者线程生成数据项，并将它们放入缓冲区；一个或多个消费者线程从缓冲区取出数据项，并进行处理。这个过程中，生产者和消费者需要同步，以避免竞争条件和资源冲突。
二.生产者和消费者各只有一人,缓冲区单元只有一个，用P、V原语实现生产者和消费者的同步操作
对于生产者-消费者问题，若缓冲区中缓冲区单元只有一个，生产者和消费者各只有一人。用P、V原语实现生产者和消费者的同步操作，设置两个信号量，empty和full。生产者会等待empty，等待缓冲区为空；消费者会等待full，等待缓冲区满。一开始缓冲区是空的，所以设置时，empty=1，先进去；Semaphore empty = 1; Semaphore full = 0;。生产者线程和消费者线程，彼此互相唤醒对方的信号量，即可。
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// 信号量初始化Semaphore empty = 1; // 缓冲区空闲单元数量Semaphore full = 0; // 缓冲区已占用单元数量Buffer buffer; // 缓冲区// 生产者线程void producer() { while (true) { // 生产一个数据项 item = produceItem(); // 等待缓冲区有空闲单元 P(empty); // 将数据项放入缓冲区 buffer = item; // 通知消费者缓冲区中有数据 V(full); }}// 消费者线程void consumer() { while (true) { // 等待缓冲区有数据 P(full); // 从缓冲区中取出数据项 item = buffer; // 通知生产者缓冲区中有一个空闲单元 V(empty); // 消费数据项 consumeItem(item); }}
三.生产者和消费者各只有一人,缓冲区单元有n个，用P、V原语实现生产者和消费者的同步操作
对于生产者-消费者问题，若缓冲区中缓冲区的单元有n个，生产者和消费者各只有一个。用P、V原语实现生产者和消费者同步操作。设置两个信号量，empty和full。生产者会等待empty，等待缓冲区为空；消费者会等待full，等待缓冲区满。一开始缓冲区是空的，所以设置时，empty=n，先进去；Semaphore empty = n; Semaphore full = 0;。生产者线程和消费者线程，彼此互相唤醒对方的信号量，即可。缓冲区单元有n个，所以用数组的形式表示缓冲区，Buffer[n] buffer;。设置两个索引in和out，in给生产者使用，表示指向下一个空闲缓冲区的索引；out给消费者使用，表示指向下一个有数据缓冲区的索引。其中，小算法(in/out+1)%n实现了循环。
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// 信号量初始化Semaphore empty = n; // 缓冲区空闲单元数量，初始为nSemaphore full = 0; // 缓冲区已占用单元数量Buffer[n] buffer; // 大小为n的缓冲区数组int in = 0; // 指向下一个空闲缓冲区的索引（生产者使用）int out = 0; // 指向下一个有数据缓冲区的索引（消费者使用）// 生产者线程void producer() { while (true) { // 生产一个数据项 item = produceItem(); // 等待缓冲区有空闲单元 P(empty); // 将数据项放入缓冲区 buffer[in] = item; in = (in + 1) % n; // 循环使用缓冲区 // 通知消费者缓冲区中有数据 V(full); }}// 消费者线程void consumer() { while (true) { // 等待缓冲区有数据 P(full); // 从缓冲区中取出数据项 item = buffer[out]; out = (out + 1) % n; // 循环使用缓冲区 // 通知生产者缓冲区中有一个空闲单元 V(empty); // 消费数据项 consumeItem(item); }}
以上就是【Linux】利用 ＜信号量＞ 实现 ＜生产者-消费者模型-线程同步 ＞（思维导图＆代码演示＆思路解析）的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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