Linux——条件变量实现生产者消费者模型

1、条件变量的生产者消费模型流程分析

2、条件变量实现生产者消费者模型

// 1， 创建两个线程，一个生产者线程，一个消费者线程
//2，创建完线程之后就可以直接写回收线程部分的代码，养成习惯
//3，分别写两个线程的回调函数
//4，去构造条件变量的内容，这边写一个放内容的msg结构体，定义结构体类型的全局变量头指针
//3.1，开始写生产者消费者的操作，两者都需要对内容进行加锁，因此先去定义一个互斥量
//5， 定义互斥量(全局），在使用互斥量之前需要先初始化，可以动态初始化也可以用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER静态初始化
//6，同理，定义并初始化一个条件变量，用于通知是已经生产数据了
//3.2， 接着写生产者，生产者一上来就是①生产：malloc一个节点，节点中添值，将数据挂到公共区域上；；挂之前②加锁；③链表头插法挂上去 ④挂好解锁 ⑤通知pthread_cond_signal(&has_data);//唤醒阻塞在条件变量has_data上的线程，即生产者
//3.3， 写consumer，有了互斥量，①先加锁②判断公共区域上是否有数据，没有就要条件变量去等待（阻塞并解锁），有数据就直接拿数据③或者是被唤醒拿数据，从链表中拿数据 ④解锁free内存 ⑤free内存

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<pthread.h>

void err_thread(int ret, char *str)
{
	if(ret != 0)
	{
		fprintf(stderr, "%s:%s\n", str, stderror(ret));
		pthread_exit(NULL);
	}
}
struct msg
{
	int num;
	struct msg* next;
};
struct msg *head;//头指针
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//定义且初始化互斥量
phread_cond_t has_data = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//定义并初始化条件变量
void *producer(void *arg)
{
	struct msg *mp = malloc(sizeof(struct msg));//产生一个节点
	mp->num = rand() %1000 +1;//模拟生产一个数据
	pthread_mutex_lock(&mutex);//挂数据前先加锁
	mp->next = head;
	head = mp;//写公共区域操作
	pthread_mutex_unlock(&mutex);//解锁互斥量
	pthread_cond_signal(&has_data);//唤醒阻塞在条件变量has_data上的线程，即生产者
	sleep(rand() % 3);
	return NULL;
}

void *consumer(void *arg)
{
	struct msg *mp;
	pthread_mutex_lock(&mutex);//给互斥量加锁，，为了突出逻辑就不检查返回值了，但是正经项目中一定要检查返回值
	if(head == NULL)//头指针为空的时候才需要等待，头指针不为空表示是有数据的，就直接拿好了；；；；；//当多个消费者时，就需要用while判断了
	{
		pthread_cond_wait(&has_data, &mutex);//阻塞等待条件变量，并解锁
	}//pthread_con_wait返回时重新加锁
	//被唤醒就说明公共区域已经有内容了，条件变量会自动加锁（上一个函数的作用
	mp = head;
	head = head->next;//取数据
	pthread_mutex_unlock(&mutex);//解锁互斥量
	free(mp);
	sleep(rand()%3);//sleep时，cup会转到另一个线程处，这边就是交给生产者
	
	return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{	
	int ret;
	srand(time(NULL));//⭐
	pthread_t pid, cid;//生产者、消费者
	ret = pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);//创建生产者
	if(ret != 0)
	{
		err_thread(ret, "pthread_create producer error");
	}
	ret = pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);//创建消费者
	if(ret != 0)
	{
		err_thread(ret, "pthread_create consumer error");
	}
	//回收线程
	pthread_join(pid,NULL);
	pthread_join(cid,NULL);
	return 0;
}

当一个生产者多个消费者时：