The Fourth Dimension Space

枯叶北风寒,忽然年以残,念往昔,语默心酸。二十光阴无一物,韶光贱,寐难安; 不畏形影单,道途阻且慢,哪曲折,如渡飞湍。斩浪劈波酬壮志,同把酒,共言欢! -如梦令

再探多线程经典生产者与消费者问题

所谓进步就是与知识的缘分与不期而遇,本来选嵌入式课程是为了学习嵌入式应用方面的知识,没想到竟然把生产者消费者问题学懂了。其实程序中最核心的部分是读者与写着在临界区部分的代码,用三个信号量锁住线程使得同一时刻只能有一个线程进入临界区。
本程序中写者与写者互斥,读者与读者互斥,写者与读者也互斥。
其实这个程序还可以提高效率,让读者与写着不互斥,实现时只需在读者与写者线程中使用独立的二值信号量即可。
本程序在fedora14(Linux环境)下实现.
//coded by abilitytao 
//2012.6.2
//department of computer science ,Nanjing university.
//advisor:professor Jianxin Yu
//aided by Junjie Ye and XiaoLin Ma 

#include
<stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include
<unistd.h>
#include
<fcntl.h>
#include
<pthread.h>
#include
<errno.h>
#include
<semaphore.h>
#include
<sys/ipc.h>
#include
<sys/types.h>
#include
<sys/stat.h>
#include
<string.h>



#define BUFFER_SIZE 8 //attention: it shoud be at least ONE! 
#define REAL_BUFFER (BUFFER_SIZE+2)

#define RUN_TIME 2 //run time : programme terminate after <RUN_TIME> seconds 

#define WRITER_NUM 4  //define the number of writer
#define READER_NUM 3  //define the number of reader





//////////////////////////////////////////////QUEUE/////////////////////////////////////////////////////
struct node
{
    
char data[64];
}
queue[REAL_BUFFER];
int front;
int rear;
int nQueue;//the number the queue contains

struct node rand_one_node()
{
    
struct node ans;
    
int i;
    
for(i= 0 ;i< 9 ;i++)
    
{
        
int tem = rand()%10;
        ans.data[i]
='0'+tem;
    }

    ans.data[
9]=' ';
    
for(i = 10; i < 64 ; i++)
    
{
        
int tem = rand()%26;
        ans.data[i]
='a'+tem;
    }

    
return ans;
}

void print_node(struct node x)
{
    
int i;
    
for(i = 0;i< 64 ;i++)
    printf(
"%c",x.data[i]);
}


void queue_init()
{
    front 
= 1;
    rear  
= 0;
    nQueue 
= 0;
}

int is_queue_full(void)
{
    
if( (front + 1% REAL_BUFFER == rear )
        
return 1;
    
else
        
return 0;
}

int is_queue_empty(void)
{
    
if( (rear + 1)% REAL_BUFFER == front )
        
return 1;
    
else
        
return 0;
}

void queue_pushback(struct node x)//
{
    
if(is_queue_full())
    
{
        printf(
"the queue is full,please check it befor");
        
return ;
    }

    queue[front]
=x;
    front
+=1;
    front
%=BUFFER_SIZE + 2;
    nQueue
++;
}

struct node queue_popfirst()
{
    
if(is_queue_empty())
    
{
        printf(
"the queue is empty,please check it befor");
    }

    
else
    
{
    
        rear
+=1;
        rear
%=REAL_BUFFER;
        
return queue[rear];
        nQueue
--;
    }

}

//////////////////////////////////////END FOR QUEUE///////////////////////////////////////////


int fd;
FILE 
*file;
time_t end_time;
sem_t mutex,full,avail;




void *producer(void *arg)
{
    
int real_write;
    
int delay_time = 0;

    
while(time(NULL) < end_time)
    
{
        
        
        sem_wait(
&avail);
        sem_wait(
&mutex);
        
        
        
struct node tem = rand_one_node();//generate a node

        
//judge if the queue if full
        if(!is_queue_full())
            queue_pushback(tem);
        
//write a node into queue
        printf("\nWrite:\n");
        print_node(tem);
         printf(
"\nto the FIFO\n");
        printf(
"producer delay = %d\n",delay_time);
        
        
//judge if the queue if full
        if(is_queue_full())
            printf(
"\n******************\nthe queue is full\n******************\n\n");
        
//sleep for some time
        delay_time = (int) (rand()%190+ 10;//delay time between 10 ~ 200 ms
        usleep(delay_time);
        
        sem_post(
&full);
        sem_post(
&mutex);
    }

    pthread_exit(NULL);
}




void *customer(void *arg)
{
    
    
int i;//a counter
    int delay_time;

    
while(time(NULL) < end_time)
    
{
        sem_wait(
&full);
        sem_wait(
&mutex);

        
struct node tem;
        
//judge if the queue is empty
        if(!is_queue_empty())
            tem 
= queue_popfirst();
        
//output the node info in the file
        for(i = 0;i < 64 ;i++)
            fprintf(file,
"%c",tem.data[i]);
        fprintf(file,
"\n");

        
//read a node
        printf("\nRead:\n");
        print_node(tem);
         printf(
"\nfrom the FIFO\n");
        printf(
"reader delay = %d\n",delay_time);
        
//judge if the queue if full
        if(is_queue_empty())
            printf(
"\n******************\nthe queue is empty\n******************\n\n");
        
//sleep for some time
        delay_time = (int) (rand()%80+ 20// delay time between 20 ~ 100 ms
        usleep(delay_time);
        
        sem_post(
&avail);
        sem_post(
&mutex);

    }

    pthread_exit(NULL);
}


int main()
{
    
//init file point
    freopen("out.txt","w",stdout);    
    file 
= fopen("G2_ReaderWriter.txt","w");
    
//init the queue
    queue_init();

    
//generate run time
    srand(time(NULL));
    end_time 
= time(NULL) +RUN_TIME;
    
    pthread_t threadWriter[WRITER_NUM];
    pthread_t threadReader[READER_NUM];
    
    
//pthread_t thrd_prd_id,thrd_cst_id;
    
//pthread_t mon_th_id;

    sem_init(
&mutex,0,1);
    sem_init(
&avail,0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(
&full,0,0);



    
int i;//counter
    
//create writer thread
    for(i = 0 ;i < WRITER_NUM ; i++ )
        pthread_create(
&threadWriter[i], NULL, producer, NULL);
    
//create reader thread
    for(i = 0 ;i < READER_NUM ; i++ )
        pthread_create(
&threadReader[i], NULL, customer, NULL);
    
//wait for quit of writer
    for(i =0 ;i<WRITER_NUM ;i++)
        pthread_join(threadWriter[i],NULL);
    
//wait for quit of reader    
    for(i = 0;i<READER_NUM ;i++)
        pthread_join(threadReader[i],NULL);    

    fclose(file);
//close file point
    fclose(stdout);
    
return 0;
}





PS:此为2012年嵌入式课程大作业,若助教查询到此网页,请核对我的信息以免误认为是作弊.谢谢!

posted on 2012-06-04 20:26 abilitytao 阅读(1767) 评论(3)  编辑 收藏 引用

评论

# re: 再探多线程经典生产者与消费者问题 2012-06-04 22:46 爱早起

1个宇宙,9大行星,204个国家,809个岛屿,7个大洋, 我竟还有如此荣幸,可以遇见你。


博主,你博客最上方的这句话该改了!
现在是8大行星,冥王星已经不是行星了!  回复  更多评论   

# re: 再探多线程经典生产者与消费者问题 2012-06-05 09:59 AAA

楼主,生产者可以是多个,消费者最好是一个,这样可以避免处理的时候加锁,另外建议你搜索下双缓存队列  回复  更多评论   

# re: 再探多线程经典生产者与消费者问题[未登录] 2012-06-05 13:11 abilitytao

@爱早起
网上的名句 呵呵 尊重原创吧  回复  更多评论   


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