生产者和消费者

一、生产者消费者模型
在实际的开发中，经常会碰到如下场景：某个模块负责生产数据，这些数据由另一个模块来负责处理。产生数据的模块就形象的称为生产者，而处理数据的模块就称为消费者。只有生产者和消费者还不够，这个模型还必须要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为中介。生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区中取出数据。
这里写图片描述
二、为什么要使用生产者消费者模型
1、解耦
假设生产者和消费者是两个类，如果让生产者直接调用消费者的某个函数，那么生产者和消费者之间就会产生依赖(耦合)。如果消费者的代码发生变化可能会影响到生产者。而如果两者都依赖于某个缓冲区，两者之间不直接依赖，耦合性也就降低了。

2、支持并发
生产者直接调用消费者的某个方法，还有一个弊端。由于函数调用是同步的(或者称作阻塞的)，在消费者的方法没有返回之前，生产者只好一值阻塞，如果消费者处理数据很慢，则生产者就会白白浪费时间。使用生产者和消费者模式之后，生产者和消费者可以是两个独立的并发主体。生产者把制造出来的数据放到缓冲区，就可以继续生产下一个数据，而不必依赖消费者的处理速度了。
3、支持忙闲不均
缓冲区还有一个好处就是，如果制造数据的速度时快时慢，缓冲区的好处就体现出来了，当数据制造快的时候，消费者来不及处理，未处理的数据就可存放到缓冲区中。等待生产者的速度慢下来之后，消费者再慢慢处理。

三、生产者消费的关系和特点
1、生产者和消费者的模型
1.1、单个生产者和单个消费者
1.2、单个生产者和多个消费者
1.3、多个生产者和单个消费者
1.4、多个生产者和多个消费者

2、生产者和消费者之间的关系
2.1、生产者和生产者之间是互斥关系
2.2、消费者和消费者之间是互斥关系
2.3、生产者和消费者之间是同步、互斥关系
也就是：
生产者生产的时候消费者不能消费
消费者消费的时候生产者不能生产
缓冲区空时消费者不能消费
缓冲区满时生产者不能生产

例：生产者-消费者的例子,生产者生产一个结构体串在链表的表头上,消费者从表头取一个结构体。

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node * next;
}Node,*Node_p,**Node_pp;

Node_p CreatNode(int data)
{
    Node_p _n=(Node_p)malloc(sizeof(Node));
    if(_n==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    _n->data=data;
    _n->next=NULL;
    return _n;
}

void Init(Node_pp list)
{
    *list=CreatNode(0);
}

void PushFront(Node_p list ,int data)
{
    assert(list);
    Node_p _n=CreatNode(data);
    if(_n==NULL)
    {
        perror("Push");
        return;
    }

    _n->next=list->next;
    list->next=_n;
}

void del_Node(Node_p del)
{
    assert(del);
    free(del);
}

void PopFront(Node_p list,int *data)
{
    if(!isEmpty(list))
    {
        Node_p del=list->next;
        list->next=del->next;
        *data=del->data;
        del_Node(del);
    }
    else
    {
        printf("list Empty\n");
    }
}

int isEmpty(Node_p list)
{
    assert(list);
    if(list->next==NULL)
        return 1;
    else
        return 0;
}

void destroy(Node_p list)
{
    int data;
    assert(list);
    while(!isEmpty(list))
    {
        PopFront(list,&data);
    }
    del_Node(list);
}

void ShowList(Node_p list)
{
    assert(list);
    Node_p cur=list->next;
    while(cur->next)
    {
        printf("%d->",cur->data);
        cur=cur->next;
    }
    printf("\n");
}

Node_p list=NULL;
pthread_mutex_t mylock= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t mycond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void * Consumer(void *arg)
{
    int data=0;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        while(isEmpty(list))
        {
            pthread_cond_wait(&mycond,&mylock);
        }
        PopFront(list,&data);
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        printf("consumer:%d\n",data);
    }
    return NULL;
}

void * Producer(void *arg)
{
    int data=0;
    while(1)
    {
        usleep(123456);
        data=rand()%1000;
        pthread_mutex_lock(&mylock);
        PushFront(list,data);
        pthread_mutex_unlock(&mylock);
        pthread_cond_signal(&mycond);
        printf("Producer:%d\n",data);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    Init(&list);
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_create(&tid1,NULL,Consumer,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,Producer,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);
    destroy(list);
    pthread_mutex_destroy(&mylock);
    pthread_cond_destroy(&mycond);
    return 0;
}

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