生產者-消費者問題(The Producer-Consumer Problem)是并發處理中最常見的一類同步抽象描述。先考慮但緩沖區的情況：有一個生產者進程P和一個消費者進程C公用一個緩沖區，P生產產品放入緩沖區，C從緩沖區取產品來消費。

同步問題：P進程不能往“滿”的緩沖區中放入產品，C進程不能從“空”的緩沖區中取產品。

互斥問題：緩沖區不能同時被P和C使用。

解決方法：設置兩個信號量full,empty，full表示緩沖區是否有產品，初值為0，empty表示緩沖區是否為空，初值為1.

1、解決單緩沖區生產者-消費者問題的描述如下：

struct semaphore
{
int value;
pointer_PCB quene;
}
semaphore S;

semaphore empty = 1;

semaphore full = 0;

main()

{

cobegin

? ? producer();

? ?consumer();

coend();

}

生產者-消費者進程描述如下：

void producer() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?void consumer()

{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?{

? ?while(true) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? while(true)

? ? ?{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ?生產一個產品； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?P(fulll);

? ? ? ?P（empty）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?從緩沖區去產品；

? ? ? 送產品到緩沖區； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?V(empty);

? ? ? V（full）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 消費產品；

? ? ?} ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

} ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

2、考慮多個緩沖區的情況：設有若干個生產者進程P1，P2，···，Pn，若干個消費者進程C1，C2，···,Cm，它們通過一個緩沖池(由k個緩沖區組成)聯系起來，如圖所示

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

設每個緩沖區存放一個“產品”，生產者進程不斷的生產產品，并把它們放入到緩沖池中，消費者進程不斷的從緩沖池中取出產品并消費。

同步問題：當緩沖池已經放滿了產品時，生產者進程必須等待；當緩沖池已空時，消費者進程必須等待

互斥問題：互斥存在于所有進程之間，所有進程應互斥使用緩沖池這一臨界資源

為了了解生產者-消費者問題，需設置若干信號量：full,empty,mutex.其中mutex是互斥信號量，用于對緩沖池這一臨界資源的互斥訪問；full,empty是同步信號量，分別表示緩沖池滿和空的數量。

void main()

{

?int full(0),empty(0),mutex(1);

int in = out = 0;

buffer[n];

cobegin

? ?producer();

? ?consumer();

coend

}

void producer()

{

? ?while(true)

? ? ?{

? ? ? ? ···

? ? ? ? Producer an item in nextp;//生產一件產品

? ? ? ?···

? ? ? ? P(empty);

? ? ? ? P(mutex);

? ? ? ? buffer[in] = nextp;//向緩沖區存放一件產品

? ? ? ? in = (in +1)%n;

? ? ? ? V(mutex);

? ? ? ? V(full);

? ? ? }

}

void consumer()

{

? ?while(true)

? ? ?{

? ? ? ? ?P(full);

? ? ? ? ?P(mutex);?

? ? ? ? ?nextc = buffer[out];//從緩沖區取走一件產品

? ? ? ? ?out = (out+1)%n;

? ? ? ? ?V(mutex);

? ? ? ? ?V(empty);

? ? ? ? consumer the item nextc;//消費一件產品

? ? ?}

}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的线程同步之生产者-消费者问题的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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