多線程編程之：實驗內(nèi)容——“生產(chǎn)者消費者”實驗

9.3實驗內(nèi)容——“生產(chǎn)者消費者”實驗

1．實驗目的

“生產(chǎn)者消費者”問題是一個著名的同時性編程問題的集合。通過學習經(jīng)典的“生產(chǎn)者消費者”問題的實驗，讀者可以進一步熟悉Linux中的多線程編程，并且掌握用信號量處理線程間的同步和互斥問題。

2．實驗內(nèi)容

“生產(chǎn)者—消費者”問題描述如下。

有一個有限緩沖區(qū)和兩個線程：生產(chǎn)者和消費者。他們分別不停地把產(chǎn)品放入緩沖區(qū)和從緩沖區(qū)中拿走產(chǎn)品。一個生產(chǎn)者在緩沖區(qū)滿的時候必須等待，一個消費者在緩沖區(qū)空的時候也必須等待。另外，因為緩沖區(qū)是臨界資源，所以生產(chǎn)者和消費者之間必須互斥執(zhí)行。它們之間的關(guān)系如圖9.4所示。

圖9.4生產(chǎn)者消費者問題描述

這里要求使用有名管道來模擬有限緩沖區(qū)，并且使用信號量來解決“生產(chǎn)者—消費者”問題中的同步和互斥問題。

3．實驗步驟

（1）信號量的考慮。

這里使用3個信號量，其中兩個信號量avail和full分別用于解決生產(chǎn)者和消費者線程之間的同步問題，mutex是用于這兩個線程之間的互斥問題。其中avail表示有界緩沖區(qū)中的空單元數(shù)，初始值為N；full表示有界緩沖區(qū)中非空單元數(shù)，初始值為0；mutex是互斥信號量，初始值為1。

（2）畫出流程圖。

本實驗流程圖如圖9.5所示。

圖9.5“生產(chǎn)者—消費者”實驗流程圖