生產(chǎn)者消費(fèi)者模式：

????????生產(chǎn)者消費(fèi)者問題（英語：Producer-consumer problem），也稱有限緩沖問題（英語：Bounded-buffer problem），是一個(gè)多線程同步問題的經(jīng)典案例。該問題描述了兩個(gè)共享固定大小緩沖區(qū)的線程——即所謂的“生產(chǎn)者”和“消費(fèi)者”——在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生的問題。生產(chǎn)者的主要作用是生成一定量的數(shù)據(jù)放到緩沖區(qū)中，然后重復(fù)此過程。與此同時(shí)，消費(fèi)者也在緩沖區(qū)消耗這些數(shù)據(jù)。該問題的關(guān)鍵就是要保證生產(chǎn)者不會(huì)在緩沖區(qū)滿時(shí)加入數(shù)據(jù)，消費(fèi)者也不會(huì)在緩沖區(qū)中空時(shí)消耗數(shù)據(jù)。
?

這是我在Linux多線程中寫過的一篇文章，里面詳細(xì)講解了信號(hào)量和互斥鎖解決多線程的生產(chǎn)者與消費(fèi)者模式：

Linux信號(hào)量與互斥鎖解決生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題_神廚小福貴！的博客-CSDN博客先來看什么是生產(chǎn)者消費(fèi)者問題：生產(chǎn)者消費(fèi)者問題（英語：Producer-consumer problem），也稱有限緩沖問題（英語：Bounded-buffer problem），是一個(gè)多線程同步問題的經(jīng)典案例。該問題描述了兩個(gè)共享固定大小緩沖區(qū)的線程——即所謂的“生產(chǎn)者”和“消費(fèi)者”——在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生的問題。生產(chǎn)者的主要作用是生成一定量的數(shù)據(jù)放到緩沖區(qū)中，然后重復(fù)此過程。與此同時(shí)，消費(fèi)者也在緩沖區(qū)消耗這些數(shù)據(jù)。該問題的關(guān)鍵就是要保證生產(chǎn)者不會(huì)在緩沖區(qū)滿時(shí)加入數(shù)據(jù)，消費(fèi)者也不會(huì)在緩沖區(qū)中空時(shí)消耗數(shù)據(jù)https://blog.csdn.net/qq_45829112/article/details/121580819下圖就是生產(chǎn)者消費(fèi)者的大致模型：

上圖所示，我們能不能在【C++】中使用多線程使得，一邊生產(chǎn)，一邊消費(fèi)呢？？？

關(guān)于【C++】多線程，我在之前一篇中說過：

【C++】多線程thread_神廚小福貴！的博客-CSDN博客進(jìn)程和線程的區(qū)別：進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是CPU調(diào)度的最小單位 進(jìn)程有自己的獨(dú)立地址空間，線程共享進(jìn)程中的地址空間 進(jìn)程的創(chuàng)建消耗資源大，線程的創(chuàng)建相對(duì)較小進(jìn)程的切換開銷大，線程的切換開銷相對(duì)較小 進(jìn)程：程序執(zhí)行的過程叫進(jìn)程。線程：進(jìn)程內(nèi)部的一條執(zhí)行序列或執(zhí)行路徑，一個(gè)進(jìn)程可以包含多條線程(多線程)！每個(gè)進(jìn)程最少有一個(gè)線程，例如下面代碼：#include <iostream>using namespace std; int main(){ https://blog.csdn.net/qq_45829112/article/details/123521502?spm=1001.2014.3001.5502

下面我們拿鏈隊(duì)列和循環(huán)隊(duì)列分別實(shí)現(xiàn)我們的生產(chǎn)者消費(fèi)者模式

鏈隊(duì)列實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者：queue來實(shí)現(xiàn)：

const int MAX_ITEM = 20;  //雙端隊(duì)列最大長(zhǎng)度
std::mutex mx;   //全局鎖
std::condition_variable cv;  //條件變量cv
class Queue  
{
public:void put(int val, int index)  //入隊(duì)函數(shù){std::unique_lock<std::mutex> lock(mx);  //類似于智能指針的智能鎖，不需要手動(dòng)解鎖while (q.size() == MAX_ITEM)  //隊(duì)列滿了之后，等待{cv.wait(lock);}q.push_back(val);  //入隊(duì)cv.notify_all();  //喚醒cout << "producer: " << index << "val : " << "生產(chǎn)者" << val << endl;} int get(int index)   //出隊(duì)函數(shù){unique_lock<std::mutex> lock(mx); //類似于智能指針的智能鎖，不需要手動(dòng)解鎖while (q.empty())  //隊(duì)列空了等待{cv.wait(lock);}int val = q.front();  //出隊(duì)函數(shù)q.pop_front();  //隊(duì)頭出，隊(duì)尾加cv.notify_all();cout << "Consumer : " << index << " val : " << val << endl;return val;}
private:deque<int> q;
};
void producer(Queue* q, int index)
{for (int i = 0; i < 100; ++i){q->put(i, index);  //調(diào)用class queue中的put函數(shù)std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));}
}
void consumer(Queue* q, int index)
{for (int i = 0; i < 100; ++i){q->get(index);  //調(diào)用class queue中的get函數(shù)std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));}
}
int main()
{Queue* q = new Queue();thread p1(producer, q, 1);thread s1(consumer, q, 1);p1.join();s1.join();return 0;
}

這個(gè)代碼也比較簡(jiǎn)單，就不多說了，上面注釋也很詳細(xì)！！！

看一下運(yùn)行結(jié)果：因?yàn)槲以谙M(fèi)者函數(shù)和生產(chǎn)者函數(shù)中的睡眠時(shí)間都是100，所以我們的生產(chǎn)者和消費(fèi)者就是生產(chǎn)一個(gè)，消費(fèi)一個(gè)這個(gè)情況

?循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者：

下圖是循環(huán)隊(duì)列的大致示意圖：

?下面來代碼：

template<class T>  //模板類
class Queue
{enum { QUSIZE = 8 };  //循環(huán)隊(duì)列大小為8T* data;   //指針指向循環(huán)隊(duì)列連續(xù)空間int front;  //隊(duì)頭int rear;  //隊(duì)尾int size;  //當(dāng)前隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)int maxsize;  //隊(duì)列最大大小
public:Queue() :data(nullptr), front(0), rear(0), size(0), maxsize(QUSIZE){data = new T[maxsize];}~Queue(){free(data);data = nullptr;front = rear = -1;size = 0;maxsize = 0;}int Capt() const { return maxsize; }    //求隊(duì)列最大元素個(gè)數(shù)的函數(shù)int Size() const { return size; }   //求現(xiàn)有元素個(gè)數(shù)的函數(shù)bool Empty() const { return Size() == 0; }  //判空函數(shù)bool Full() const {             //判滿函數(shù)return Size() == maxsize;}bool Push(const T& val)     //入隊(duì)函數(shù){if (Full()) return false;data[rear] = val;rear = (rear + 1) % maxsize;  //上面說到最大值為8，也就是說存儲(chǔ)下標(biāo)為0到7size += 1;return true;}bool Front(T& val)  //出隊(duì)函數(shù){if (Empty()) return false;val = data[front];front = (front + 1) % maxsize;//上面說到最大值為8，也就是說存儲(chǔ)下標(biāo)為0到7size -= 1;return true;}
};Queue<int> iq;  //實(shí)例化iq
std::mutex mx;  //全局鎖mx
std::condition_variable cv;  //條件變量cv
const int maxsize = iq.Capt();  //最大元素個(gè)數(shù)int number = 0; // 100;
void producer(int index)
{std::unique_lock<std::mutex> lock(mx);  //類似于智能指針的智能鎖for (int i = 0; i < 100; i++){cv.wait(lock, []()->bool {return !iq.Full(); });  //lambda表達(dá)式iq.Push(number);  //上述lambda表達(dá)式為真退出，所以就不為full時(shí)為退出cout << "product " << number << endl;number++;cv.notify_all();}
}void consumer(int index)
{std::unique_lock<std::mutex> lock(mx);for (int i = 0; i < 100; i++){cv.wait(lock, []()->bool {return !iq.Empty(); });//lambda表達(dá)式中為真退出等待不為NULL時(shí)，退出waitint val = 0;iq.Front(val);cout << "consumer " << val << endl;cv.notify_all();}
}int main(){std::thread pth1(producer, 1);  //生產(chǎn)者std::thread pth2(consumer, 2);  //消費(fèi)者pth1.join();pth2.join();return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：?

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【C++】多线程(链式、循环队列)实现生产者消费者模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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