并发基础 -- 生产消费者模型

案例：

请编写一个producer线程和一个consumer线程，两个线程共享一个固定长度的缓冲区和缓冲区上的一个读写索引index。producer负责把一些随机数写到缓冲区，consumer负责删除那些随机数。

分析:

1 如果不用并发技术，主要弊病是没有对缓冲区进行保护，因此，如果producer在index尚未更新之前把随机数写入缓冲区，就会覆盖以前的内容，让consumer读到错误数据。此外，对index位于缓冲区最后一个元素位置上时的更新操作考虑不周，扰乱producer和consumer的配合。

2 执行效率问题。如果producer比consumer慢很多，Consumer会陷入“忙等待(busy waiting)”状态(苏醒->什么都不作->再休眠)，是对资源的一种浪费。原则上讲，只有在有东西可消费的时候才应该让consumer苏醒；同样，只有当缓冲区里有空缺的时候才应该让producer苏醒。

3 大部分人选择了由调用者来加锁：作为生产者，往缓冲区里插入数据时，先加锁，插入数据，然后解锁。作为消费者，从缓冲区里取数据时，先加锁，删除数据，然后解锁。这是合理的，不过有点麻烦：每个调用者都要做这些动作，如果其中一个调用者忘记了解锁的步骤，就会造成死锁。而且调用者必须要清楚自己是在多线程下工作，这些代码放到单线程的环境中就不能使用了。在很多情况下由实现者来加锁是比较好的选择，那样对调用者更为友好，可以避免出现一些不必要的错误。比如像目前Linux下流行的DBUS，它是一套进程间通信框架，它支持单线程和多线程版本，但调用者不需要明确加锁/解锁，也不需要连接不同的库或者用宏来控制，单线程版本和多线程版本的不同只是在一个初始化函数上。

1) 支持多线程和单线程版本。对于多线程版本，由实现者(在缓冲区)加锁/解锁，对于单线程版本，其性能不受影响(很小)。
2) 区分单线程版本和多线程版本时，不需要链接不同的库，或者要宏来控制，完全可以在运行时切换。
3) 保持缓冲区的通用性，不依赖于特定的平台。

解决办法：

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