生产者消费者

//操作系统的一个经典问题是"生产者-消费者"问题,

// 这涉及同步信号量和互斥信号量的应用, 在这里,我用线程的同步和互斥来实现.


/*
* author 张文
* 2008/06/20
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

#define N 2 // 消费者或者生产者的数目

#define M 10 // 缓冲数目


int in = 0; // 生产者放置产品的位置

int out = 0; // 消费者取产品的位置


int buff[M] = {0}; // 缓冲初始化为0， 开始时没有产品


sem_t empty_sem; // 同步信号量， 当满了时阻止生产者放产品

sem_t full_sem; // 同步信号量， 当没产品时阻止消费者消费

pthread_mutex_t mutex; // 互斥信号量， 一次只有一个线程访问缓冲


int product_id = 0; //生产者id

int prochase_id = 0; //消费者id


/* 打印缓冲情况 */
void print()
{
    int i;
    for(i = 0; i < M; i++)
           printf("%d ", buff[i]);
    printf("\n");
}

/* 生产者方法 */
void *product()
{
    int id = ++product_id;

    while(1)
    {
     // 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察

     sleep(1);
     //sleep(1);

    
     sem_wait(&empty_sem);
     pthread_mutex_lock(&mutex);
    
     in = in % M;
     printf("product%d in %d. like: \t", id, in);
    
     buff[in] = 1;
     print();
     ++in;
    
     pthread_mutex_unlock(&mutex);
     sem_post(&full_sem);
    }
}

/* 消费者方法 */
void *prochase()
{
    int id = ++prochase_id;
    while(1)
    {
     // 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察

     sleep(1);
        //sleep(1);

    
     sem_wait(&full_sem);
     pthread_mutex_lock(&mutex);
    
     out = out % M;
     printf("prochase%d in %d. like: \t", id, out);
    
     buff[out] = 0;
     print();
     ++out;
    
     pthread_mutex_unlock(&mutex);
     sem_post(&empty_sem);
    }
}

int main()
{
    pthread_t id1[N];
    pthread_t id2[N];
    int i;
    int ret[N];
    
    // 初始化同步信号量

    int ini1 = sem_init(&empty_sem, 0, M);
    int ini2 = sem_init(&full_sem, 0, 0);
    
    if(ini1 && ini2 != 0)
    {
     printf("sem init failed \n");
     exit(1);
    }
    //初始化互斥信号量

    int ini3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    if(ini3 != 0)
    {
     printf("mutex init failed \n");
     exit(1);
    }
    
    // 创建N个生产者线程

    for(i = 0; i < N; i++)
    {
     ret[i] = pthread_create(&id1[i], NULL, product, (void *)(&i));
     if(ret[i] != 0)
     {
     printf("product%d creation failed \n", i);
     exit(1);
     }
    }
    
    //创建N个消费者线程

    for(i = 0; i < N; i++)
    {
     ret[i] = pthread_create(&id2[i], NULL, prochase, NULL);
     if(ret[i] != 0)
     {
     printf("prochase%d creation failed \n", i);
     exit(1);
     }
    }
    
    //销毁线程

    for(i = 0; i < N; i++)
    {
     pthread_join(id1[i],NULL);
     pthread_join(id2[i],NULL);
    }
    
    exit(0);
}

//这个程序容易出错误的就是设置同步信号量和互斥信号量的顺序出错,

//如在生产者或者消费者方法中把互斥信号量放在同步信号量的外层.

//这样在内层中某个sem_wait不一定能通过, 从而造成死锁现象.