生产者-消费者问题

在学习进程互斥中，有个著名的问题：生产者-消费者问题。这个问题是一个标准的、著
名的同时性编程问题的集合：一个有限缓冲区和两类线程，它们是生产者和消费者，生产者

把产品放入缓冲区，相反消费者便是从缓冲区中拿走产品。

生产者在缓冲区满时必须等待，直到缓冲区有空间才继续生产。消费者在缓冲区空时必

须等待，直到缓冲区中有产品才能继续读取。

在这个问题上主要考虑的是：缓冲区满或缓冲区空以及竞争条件（race condition)。以下

是一个含竞争条件的生产者-消费者问题实例。

#define N 100 /*number of slots in the buffer*/
int count=0; /*number of items in the buffer*/
void producer(void) {
int item;
while(TRUE) {
produce_item(&item);
if (count==N) sleep();
enter_item(item);
count=count+1;
if (count==1) wakeup(consumer);
}
}
void comsumer(void) {
int item;
while(TRUE) {
if(count==0) sleep();
remove_item(&item);
count=count-1;
if (count==N-1) wakeup(producer);
consume_item(item);
}
}

在这个实例中，首先定义了一个大小为100的公共缓冲区，也就是临界资源，然后的count

便是缓冲区中产品的数目，初始化为0。producer函数是生产者函数，produce_item(&item

);是指生产者生产出来一个产品，但是这时候并没有对缓冲区进行操作。而if (count==N)

sleep();是测试语句，如果生产出来的产品数和缓冲区大小相等时，生产者就进入睡眠状态

。如果不等，产品就放入缓冲区内，并且产品数增加1。if (count==1) wakeup(consumer);

这条语句看上去让人十分费解，其实它的意思是，如果上一次操作时产品的数目为0，消费

者已经进入了睡眠状态，而现在生产者又生产出来一个产品，缓冲区内不为空，这时把消费

者唤醒。消费者函数也是同样的道理，只不过一个是取，另一个是放。

我们可以看到，这里存在潜在的竞争条件，所谓竞争条件就是这样一种情况：多个线程对

数据产生的作用要依赖于线程的调度顺序的。当两个线程竞相访问同一数据时，就会发生竞

争条件。由于时间片的原因，一个线程可以在任意一个时刻打断其他线程，因此数据可能会

被破坏或者被错误地解释。在这个实例上反应的结果是，生产者和消费者两个进程都永远睡

眠。至于有哪些解决方案，以后再慢慢讨论。

原文：http://www.moon-soft.com/doc/31358.htm