多线程生产者消费者模式源代码实例

本文档提供了一个关于生产者消费者问题（Producer-Consumer Problem）的C++源代码示例，用于操作系统课程设计。生产者消费者模型是一种经典多线程编程问题，它涉及到两个主要的角色：生产者和消费者，它们在共享缓冲区中操作数据，以实现数据的生产和消费。在这个例子中，源代码使用了Windows API中的互斥量（Mutex）和信号量（Semaphore）来协调两个角色的工作，确保数据的正确同步。 首先，定义了一些关键常量，如缓冲区大小（`SIZE_OF_BUFFER`）、产品ID和消费者ID，以及进出标志（`in`和`out`）。然后，声明一个全局数组`g_buffer`作为缓冲区，以及布尔值`g_continue`表示是否继续运行。 源代码的核心部分是创建两个信号量：`g_hFullSemaphore`用于当缓冲区满时阻止生产者，并允许消费者；`g_hEmptySemaphore`反之，当缓冲区空时阻止消费者，并允许生产者。此外，还创建了一个互斥量`g_hMutex`，确保同一时间只有一个线程可以访问缓冲区。 接下来，程序定义了生产者和消费者的线程数量，分别为`PRODUCERS_COUNT`和`CONSUMERS_COUNT`，并初始化了线程处理数组`hThreads`和标识数组`producerID`和`consumerID`。循环结构为每个生产者创建一个线程，并为消费者创建一个线程，每个线程都调用各自的函数`Producer()`和`Consumer()`进行工作。 `Producer()`函数负责生产数据并放入缓冲区，当缓冲区满且持有信号量`g_hFullSemaphore`时，它会等待直到消费者消费掉一些数据，释放信号量。`Consumer()`函数则相反，当缓冲区为空且持有信号量`g_hEmptySemaphore`时，它会消费数据并将其写回缓冲区，同时释放信号量。 `main()`函数初始化了所有资源，并创建线程。线程的创建使用`CreateThread()`函数，并将每个线程的指针和ID存储在数组中。在循环结束后，所有线程会运行完毕，整个生产者消费者模型的并发控制得以实现。 这个源代码提供了实际操作生产者消费者问题的实例，展示了如何利用Windows API进行多线程环境下的资源管理和同步，对于理解并发编程和操作系统调度原理具有参考价值。通过分析和学习这段代码，开发者可以掌握如何设计和实现高效的并发数据结构和算法。