生产消费者模型

生产者/消费者模型

原文地址：http://blog.csdn.net/sicofield/article/details/8849392

产者/消费者模型描述如下：有一个或多个生产者生产某种类型的数据，并防止在缓冲区（可以是数组也可以是队列等数据结构）中；有一个消费者可以从缓冲区中取数据，每次取一项；系统保证避免对缓冲区的重复操作，也就是说在任何时候只有一个主体（生产者或消费者）可以访问缓冲区。问题要确保缓冲区不溢出，即当缓冲区满时，生成者不会继续向其中添加数据；当缓冲区空时，消费者不会从中移走数据。

首先列出信号量解决生产者/消费者问题的代码：

const int sizeofbuffer = /* 缓冲区容量 */;
semaphore s = 1, n = 0, e = sizeofbuffer;
//s用于生产者与消费者的互斥，n用于判定缓冲区是否为空，s用于判定缓冲区是否满
void producer()
{
while (true)
{
produce();
semWait(e);
semWait(s);
append();
semSignal(s);
semSignal(n);
}
}
void consumer()
{
while (true)
{
semWait(n);
semWait(s);
take();
semSignal(s);
semSignal(e);
consume();
}
}
void main()
{
parbegin (producer, consumer);
}

管程代码：

/* program producerconsumer */
monitor boundedbuffer;
char buffer
;                    /*N个元素大小的缓冲区*/
int nextin, nextout;                /*缓冲区指针*/
int count;                      /*缓冲区中可用元素个数*/
cond notfull, notempty;             /*条件变量*/
void append (char x)
{
if (count == N) cwait(notfull);       /*缓冲区满，禁止写入，防止溢出*/
buffer[nextin] = x;
nextin = (nextin + 1) % N;
count++;                            /*多了一个数据*/
csignal (nonempty);             /*通知消费者，缓冲区不空，可能有消费者阻塞*/
}
void take (char x)
{
if (count == 0) cwait(notempty);    /*缓冲区空，禁止取数据，防止溢出*/
x = buffer[nextout];
nextout = (nextout + 1) % N);
count--;                             /*数据项少了一项*/
csignal (notfull);                   /*通知生产者，缓冲区不满，可能有生产者阻塞*/
}
{                                /*管程体*/
nextin = 0; nextout = 0; count = 0;      /*缓冲区初始化为空*/
}
void producer()
{
char x;
while (true) {
produce(x);
append(x);
}
}
void consumer()
{
char x;
while (true) {
take(x);
consume(x);
}
}
void main()
{
parbegin (producer, consumer);
}

消息传递代码：

const int
capacity = /* 缓冲区容量 */ ;
null = /* 空消息 */ ;
int i;
void producer()
{
message pmsg;
while (true)
{
receive (mayproduce,pmsg);
pmsg = produce();
send (mayconsume,pmsg);
}
}
void consumer()
{
message cmsg;
while (true)
{
receive (mayconsume,cmsg);
consume (cmsg);
send (mayproduce,null);
}
}
void main()
{
create_mailbox (mayproduce);
create_mailbox (mayconsume);
for (int i = 1;i <= capacity;i++)
send (mayproduce,null);
parbegin (producer,consumer);
}