利用條件變量實現多線程生產者消費者問題

以下程序實現linux多線程下一個生產者多個消費者的問題。

 

/*
使用條件變量時，線程在不滿足條件時會被掛起。
在消費品都消費完畢，生產者線程停止生產後，
消費者線程因爲緩衝區內容爲空，將一直掛起。
需設置一個全局變量start，當生產者已經停止時，需告知其他消費者解除掛起的狀態。
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#define NUMS 10000  //表示生產，消費的次數
#define CAPACITY 50 //定義緩衝區最大值
int capacity = 0; //當前緩衝區的產品個數
pthread_mutex_t mylock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//互斥量
pthread_cond_t mycond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//條件變量

int start = 0;

void *produce(void *args)
{
    int i = 0;
    for (; i < NUMS; )
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);//加鎖
        if (capacity >= CAPACITY) //當前產品個數大於等於緩衝區最大值，則不把產品放入緩衝區。
        {
            printf("緩衝區已滿，無法放入產品\n");
            pthread_cond_wait(&mycond, &mylock);
        } else {//將產品放入緩衝區
            ++capacity;
            printf("生產者存入一個產品, 緩衝區大小爲:%d\n", capacity);
            i++;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_broadcast(&mycond);
    }

    pthread_mutex_lock(&mylock);//加鎖
    printf("生產者finish!!!!\n");
    start = 1;
    pthread_mutex_unlock(&mylock);
    pthread_cond_broadcast(&mycond);

    return ((void *) 0);
}

void * consume(void *args)
{
    int i = 0;
    char *p = (char*)args;

    printf("消費者%s start!!!!!!!!!\n", p);
    for (; i < NUMS; )
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        if (capacity > 0)
        {
            --capacity;
            printf("消費者%s消耗一個產品,緩衝區大小爲:%d\n", p, capacity);
            i++;
        }
        else if(capacity <= 0 && start != 1)
        { //當沒獲取到資源時，將被wait掛起。當其他線程退出後，將不會有broadcast對wait進行解除。
          //這將導致循環未結束的線程掛起。所以需引入下一個分支的判斷

            printf("%s 緩衝區已空，無法消耗產品\n", p);
            pthread_cond_wait(&mycond, &mylock);

        }
        else if(capacity <= 0 && start == 1)
        {//start爲1，說明生產者進程已經停止，所以應該釋放鎖，同時，跳出循環，結束線程。
            pthread_mutex_unlock(&mylock);
            //pthread_cond_broadcast(&mycond);//可以不加？？？
            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_broadcast(&mycond);
    }

    pthread_mutex_lock(&mylock);
    printf("消費者%s finish!!!!!!!!!\n", p);
    pthread_cond_broadcast(&mycond);

    pthread_mutex_unlock(&mylock);
    return ((void *) 0);
}

#define CNUM 5

int main(int argc, char** argv) {

    int err;
    pthread_t produce_tid;
    pthread_t consume_tid[CNUM];
    void *ret;
    err = pthread_create(&produce_tid, NULL, produce, NULL);//創建線程
    if (err != 0)
    {
        printf("線程producer創建失敗:%s\n", strerror(err));
        exit(-1);
    }

    int i = 0;
    char *pfree[CNUM] = {0};

    for(i= 0; i < CNUM; i++)
    {
        char* pc = NULL;
        pc = (char*)malloc(sizeof(char) * (strlen("consumer") + 2));
        sprintf(pc, "consumer%d", i);
        pfree[i] = pc;

        err = pthread_create(consume_tid + i, NULL, consume, (void*)pc);
        if (err != 0)
        {
            printf("線程consumer創建失敗:%s\n", strerror(err));
            continue;
            //exit(-1);
        }
    }

    err = pthread_join(produce_tid, &ret);//主線程等到子線程退出
    if (err != 0)
    {
        printf("生產着線程分解失敗:%s\n", strerror(err));
        exit(-1);
    }

    for(i= 0; i < CNUM; i++)
    {
        free(pfree[i]);
        err = pthread_join(consume_tid[i], NULL);
        if (err != 0)
        {
            printf("消費者線程分解失敗:%s\n", strerror(err));
            continue;
        }
    }
    return (EXIT_SUCCESS);
}