实验3 produ-con .ppt

* 实验内容 实验题目 采用多线程技术解决生产者/消费者问题 实验目的 掌握pthread线程编程基本技术 理解线程同步机制 掌握多线程同步控制编程技术 * 生产者/消费者问题—问题描述 也称有界缓冲区问题 多个生产者线程向缓冲区中写数据 多个消费者线程从缓冲区中读取数据 生产者线程和消费者线程必须满足 生产者写入缓冲区的数目不能超过缓冲区容量 消费者读取的数目不能超过生产者写入的数目 * 生产者/消费者问题—PV原语操作 * 生产者/消费者问题—问题分析 缓冲区须被生产者/消费者进程互斥访问 生产者进程 多个并发写进程互斥改变写指针 写入条件：缓冲区非满 消费者进程 多个并发读进程互斥改变读指针 读取条件：缓冲区非空 读写指针设计 初始化时读指针和写指针为0 如果读指针等于写指针，则缓冲区为空 如果(写指针+ 1) % BUFFER_SIZE等于读指针，则缓冲区为满 生产者/消费者问题—问题分析 缓冲区访问结构示意图 关键问题 如何利用线程互斥变量机制定义缓冲区结构 如何利用线程同步通信机制协调生产者/消费者进程通信 解决途径 线程条件变量通信机制 * * 生产者/消费者问题—解题思路 缓冲区结构定义 一个mutex变量：pthread_mutex_t 两个条件变量（控制读写指针）：pthread_cond_t 生产者/消费者问题—解题思路 生产者/消费者进程的同步通信协调 * 生产者进程 消费者进程 1、调用pthread_mutex_lock()对lock上锁，并根据以下条件判断缓冲区是否已满； (writepos + 1) % BUFSIZE == readpos 2、若满，调用ptread_cond_wait()进入阻塞，等待notfull条件变量； 3、写入数据并移动写指针writepos； 4、调用pthread_cond_signal()向消费者信号通过notempty条件变量; 5、调用pthread_mutex_unlock()对mutex解锁。 1、调用pthread_mutex_lock()对lock上锁，并根据以下条件判断缓冲区是否为空； writepos == readpos 2、若空，调用ptread_cond_wait()进入阻塞，等待notempty条件变量； 3、读取数据并移动读指针readpos； 4、调用pthread_cond_signal()向消费者信号通过notfull条件变量; 5、调用pthread_mutex_unlock()对mutex解锁。 * 生产者/消费者问题—解决方案 主程序启动生产者/消费者线程 生产者线程顺序地将0 到1000写入循环缓冲区 消费者线程不断地从共享的循环缓冲区读取数据 生产者/消费者问题—关键函数 线程管理相关函数 int?pthread_create( ); int?pthread_join(); 线程互斥控制相关函数 int pthread_mutex_init(); int pthread_mutex_lock(); int pthread_mutex_unlock(); 线程条件变量控制相关函数 int pthread_cond_init(); int pthread_cond_wait(); int pthread_cond_signal(); * * 生产者/消费者问题—程序代码 * 生产者/消费者问题—程序代码 * 生产者/消费者问题—程序代码 * 生产者/消费者问题—程序代码 * 生产者/消费者问题—程序代码 生产者/消费者问题—运行 编译、执行 gcc proncons.c –o proncons –lpthread ./proncons 运行结果 *