04Linux下C语言锁的学习之条件变量配合锁实现生产者与消费者模型

04Linux下C语言锁的学习之条件变量配合锁实现生产者与消费者模型

概述：
生产者与消费者模型比较简单，就是生产者不断往一个共享队列(大小不断变化)中生产数据，消费者不断消费。由于是不断也就是轮询，为防止占用过高CPU所以需要使用条件变量，为防止队列中的数据混乱所以需要锁。条件变量不懂的去看我上一篇文章即可。锁大家基本都知道为什么要使用了吧。

1 消费者和生产者的代码基本步骤

消费者：
1 访问数据之前先加锁
2 判断数据是否存在，存在则消费，不存在则阻塞在条件变量，并且解锁等待生产者生产。
3 访问消费数据
4 解锁

生产者：
1 先生产数据
2 访问数据之前先加锁
3 添加数据
4 解锁
5 通知消费者，使条件变量解除阻塞
6 最后循环生产数据

2 代码实现
非常简单，这里就不多说了，看注释即可。
这里提一下生产者生产数据的时候是使用头插法，每次将生产的节点放到链表的第一位。而消费的时候也是消费头部先。

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

//数据节点
struct msg { 
    struct msg *next;
    int num;
};
struct msg *head;

pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER; //这里使用静态方法给条件变量与锁直接赋值  没有调用函数动态赋值
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

//消费者的回调函数
void *consumer(void *p)  
{
    struct msg *mp;      //对数据操作的临时变量
    for (;;) {
        pthread_mutex_lock(&lock);       //1 上锁
        while (head == NULL) {           //2 先判断是否存在数据，头指针为空,说明没有数据节点  条件阻塞并解锁(wait函数的功能)  
        //可以为if吗 不可以否则多个消费来临时阻塞在条件变量，当生产者生产一个数据而被唤醒全部，数据不够分导致访问错误
            pthread_cond_wait(&has_product, &lock);
        }
        mp = head;      
        head = mp->next;    			//3 访问消费掉一个产品
        pthread_mutex_unlock(&lock);    //4 解锁

        printf("-Consume ---%d\n", mp->num);
        free(mp);                       //打印并释放被消费掉的数据
        sleep(rand() % 5);
    }
}
void *producer(void *p)
{
    struct msg *mp;
    while (1) {
        mp = malloc(sizeof(struct msg));
        mp->num = rand() % 1000 + 1;        //1 生产一个数据
        printf("-Produce ---%d\n", mp->num);

        pthread_mutex_lock(&lock);         //2 访问数据之前加锁
        mp->next = head; 
        head = mp;                         //3 访问添加数据
        pthread_mutex_unlock(&lock);       //4 解锁

        pthread_cond_signal(&has_product);  //5 将等待在该条件变量上的至少一个线程唤醒
        sleep(rand() % 5);            
    }  //最后加个循环生产
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t pid, cid;
    srand(time(NULL));

    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL); //创建两个线程
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(pid, NULL);   //等待线程结束
    pthread_join(cid, NULL);
    return 0;
}	

执行上面的结果：
我们分析一下红色框的数据。生产者生产了三个数据，由于头插法，所以链表内容为：head->850->836->759。而消费者也是先消费头部，所以消费者先消费了850，然后是836。与代码实现的内容一致。

3 总结
非常简单，我这里没什么好总结的感觉。