以生产者/消费者模型为依据,在 linux 环境下创建一个控制台进程,在该进 程中创建 n 个线程模拟生产者和消费者,实现进程(线程)的同步与互斥。

时间: 2024-02-15 15:04:14 浏览: 23
好的,这是一个经典的多线程同步与互斥的问题,常用的解决方案是使用信号量。 在 Linux 环境下,我们可以使用 pthread 库来创建线程,使用信号量来实现线程同步与互斥。 下面是一个简单的实现过程: 1. 首先需要定义一个结构体来存储生产者和消费者的信息,包括缓冲区指针、缓冲区大小、生产者和消费者数量等信息。 ``` typedef struct { int *buffer; int bufferSize; int numProducers; int numConsumers; } ProducerConsumerData; ``` 2. 接下来,我们需要定义两个信号量,一个用于表示缓冲区中可用的数据数量,另一个用于表示缓冲区中空闲的空间数量。 ``` sem_t full; sem_t empty; ``` 3. 然后,我们需要定义一个互斥锁,用于保护缓冲区的访问。 ``` pthread_mutex_t mutex; ``` 4. 在控制台进程中,我们需要初始化信号量和互斥锁,并创建生产者和消费者线程。 ``` int main() { // 初始化生产者消费者数据 ProducerConsumerData data; data.bufferSize = 10; data.buffer = (int*) malloc(data.bufferSize * sizeof(int)); data.numProducers = 2; data.numConsumers = 2; // 初始化信号量和互斥锁 sem_init(&full, 0, 0); sem_init(&empty, 0, data.bufferSize); pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 创建生产者和消费者线程 pthread_t producerThread[data.numProducers]; pthread_t consumerThread[data.numConsumers]; for (int i = 0; i < data.numProducers; i++) { pthread_create(&producerThread[i], NULL, producer, &data); } for (int i = 0; i < data.numConsumers; i++) { pthread_create(&consumerThread[i], NULL, consumer, &data); } // 等待线程结束 for (int i = 0; i < data.numProducers; i++) { pthread_join(producerThread[i], NULL); } for (int i = 0; i < data.numConsumers; i++) { pthread_join(consumerThread[i], NULL); } // 销毁信号量和互斥锁 sem_destroy(&full); sem_destroy(&empty); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } ``` 5. 接下来,我们需要定义生产者和消费者线程的函数。生产者线程先等待空闲的空间,然后获取互斥锁,将数据写入缓冲区,并通知消费者有新的数据可用。消费者线程先等待可用的数据,然后获取互斥锁,从缓冲区中读取数据,并通知生产者有新的空闲空间可用。 ``` void *producer(void *arg) { ProducerConsumerData *data = (ProducerConsumerData*) arg; int value = 0; while (1) { // 等待空闲空间 sem_wait(&empty); // 获取互斥锁,写入数据 pthread_mutex_lock(&mutex); data->buffer[value % data->bufferSize] = value; printf("Producer %ld: %d\n", pthread_self(), value); value++; // 释放互斥锁,通知消费者有新的数据可用 pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full); } } void *consumer(void *arg) { ProducerConsumerData *data = (ProducerConsumerData*) arg; int value = 0; while (1) { // 等待可用数据 sem_wait(&full); // 获取互斥锁,读取数据 pthread_mutex_lock(&mutex); int dataValue = data->buffer[value % data->bufferSize]; printf("Consumer %ld: %d\n", pthread_self(), dataValue); value++; // 释放互斥锁,通知生产者有新的空闲空间可用 pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&empty); } } ``` 以上就是一个简单的生产者/消费者模型的实现,使用信号量和互斥锁来保证多线程的同步与互斥。

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