继上次学习了posix线程之后,这次来讨论一下posix信号量与互斥锁相关的知识:

跟posix消息队列,共享内存的打开,关闭,删除操作一样,不过,上面的函数是对有名信号量进行操作,通过man帮助可以得知:

有名信号量相对的那就是无名信号量,对于它相关的函数如下:

同样可以查看man帮助:

【思考】:是不是无名信号量就无法用于不同进程间的多个线程间进行通信呢?实际上不是这样的:

而对于信号量的P、V操作,可以用以下两个函数,既能用于有名,也能用于无名信号量:

初始化互斥锁:

锁定操作:

解锁操作:

锁屏互斥锁:

【说明】:以上四个函数也是应用于无名的,也可以用于不同进程的不同线程间进行通信。

接下来就用信号量与互斥锁来解决生产者消费者的问题:

关于生产者消费者问题,在之前的学习中已经有接触过了,可以参考博文:http://www.cnblogs.com/webor2006/p/4204693.html

下面利用posix信号量与互斥锁来模拟生产者消费者问题:

由于生产者与消费者可以有多个,所以这两个的个数可以定义成一个宏,便于随意更改:

接下来要定义一些信号量和互斥锁变量:

以上是一些全局数据的初始化,接下来则开始真正代码的编写,首先得初始化信号量和互斥锁:

接下来创建若干个线程:

接下来来编写生产者与消费者的入口函数的实现:

先来实现生产产品的代码:

在正式生产之前,先打印出仓库当前的状态,也就是缓冲区里:

同样的,在消费之前,也打印一下当前仓库消费的状态:

打印状态之后,则开始生产产品:

同样的消费者也类似:

至此代码功能已经编写完成,下面则通过调整生产者与消费者的个数,再配合睡眠来查看一下运行结果:

情况一:生产产品比较快,消费产品比较慢,所以经常有产品满的情况,也就是生产者会出现等待。

编译运行:

从结果中来以发现:

情况二:生产产品比较慢,但是消费得比较快,所以经常出现产品为空的情况,也就是消费者会不断出现等待。

下面再来看下这种情况的效果:

从中可以发现:

以上就是实验的结果,下面再了解两个相关的线程锁。

【仅作了解】

也就是说如果对某个临界区施加了共享锁,意味着还可以对其施加共享锁;而如果对临界区施加了共享锁或排它锁,则不允许其它线程对它施加排它锁。

最后再附上实验的代码:

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h> #include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h> #define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while() #define CONSUMERS_COUNT 1
#define PRODUCERS_COUNT 1
#define BUFFSIZE 10 int g_buffer[BUFFSIZE]; unsigned short in = ;
unsigned short out = ;
unsigned short produce_id = ;
unsigned short consume_id = ; sem_t g_sem_full;
sem_t g_sem_empty;
pthread_mutex_t g_mutex; pthread_t g_thread[CONSUMERS_COUNT+PRODUCERS_COUNT]; void* consume(void *arg)
{
int num = (int)arg;
int i;
while ()
{
printf("%d wait buffer not empty\n", num);
sem_wait(&g_sem_empty);
pthread_mutex_lock(&g_mutex);
//消费产品
for (i=; i<BUFFSIZE; i++)
{
printf("%02d ", i);
if (g_buffer[i] == -)
printf("%s", "null");
else
printf("%d", g_buffer[i]); if (i == out)
printf("\t<--consume"); printf("\n");
} consume_id = g_buffer[out];
printf("%d begin consume product %d\n", num, consume_id);
g_buffer[out] = -;
out = (out + ) % BUFFSIZE;
printf("%d end consume product %d\n", num, consume_id); pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
sem_post(&g_sem_full); sleep();
}
return NULL;
} void* produce(void *arg)
{
int num = (int)arg;
int i;
while ()
{
printf("%d wait buffer not full\n", num);
sem_wait(&g_sem_full);
pthread_mutex_lock(&g_mutex);
//生产产品的代码
for (i=; i<BUFFSIZE; i++)
{
printf("%02d ", i);
if (g_buffer[i] == -)
printf("%s", "null");
else
printf("%d", g_buffer[i]); if (i == in)
printf("\t<--produce"); printf("\n");
} printf("%d begin produce product %d\n", num, produce_id);
g_buffer[in] = produce_id;
in = (in + ) % BUFFSIZE;
printf("%d end produce product %d\n", num, produce_id++);
pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
sem_post(&g_sem_empty); sleep();
}
return NULL;
} int main(void)
{
int i;
for (i=; i<BUFFSIZE; i++)
g_buffer[i] = -; sem_init(&g_sem_full, , BUFFSIZE);
sem_init(&g_sem_empty, , ); pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL); for (i=; i<CONSUMERS_COUNT; i++)
pthread_create(&g_thread[i], NULL, consume, (void*)i); for (i=; i<PRODUCERS_COUNT; i++)
pthread_create(&g_thread[CONSUMERS_COUNT+i], NULL, produce, (void*)i); for (i=; i<CONSUMERS_COUNT+PRODUCERS_COUNT; i++)
pthread_join(g_thread[i], NULL); sem_destroy(&g_sem_full);
sem_destroy(&g_sem_empty);
pthread_mutex_destroy(&g_mutex); return ;
}

好了,先学到这~~

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