C++线程同步消费者生产者实例讲述Word格式.docx

1、int Buffer_CriticalMAX_BUFFER_NUM; /缓冲区声明，用于存放产品（2）用自定义结构ThreadInfo记录一条线程信息，多个线程对应一个ThreadInfo数组。struct ThreadInfo int serial;/线程序列号 char entity;/是P还是C double delay;/线程延迟 int thread_requestMAX_THREAD_NUM;/线程请求队列 int n_request;/请求个数;（3）通过如下同步对象实现互斥：设一个互斥量h_mutex，实现生产者在查询和保留缓冲区的下一个空位置时进行互斥。HANDLE h_mu

2、tex;/一个互斥量设置h_SemaphoreMAX_THREAD_NUM信号量数组表示相应产品已经生产，实现生产者与消费者之间的同步。同时，用表示空缓冲区数目的信号量empty_semephore指示是否存在空位置，实现类似的同步，以便开始下一个产品的生产。/本程序允许的生产和消费线程的总数#define MAX_THREAD_NUM 64HANDLE h_SemaphoreMAX_THREAD_NUM;/生产者允许消费者开始消费的信号量设置临界区对象数组PC_CriticalMAX_BUFFER_NUM实现每个缓冲区上消费者之间的互斥。CRITICAL_SECTION PC_Critica

3、lMAX_BUFFER_NUM;/临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问3.程序流程为了方便，程序结构用如下的文字予以描述。 （1） 主函数 （2） 初始化缓冲区、消费请求队列及部分同步对象 （3） 提取线程信息（到test.txt文件中提取） （4） 完成线程相关同步对象的初始化 （5） 创建线程，模拟生产者和消费者 （6） 等待所有线程结束 （7） 程序结束 （8） 消费者 （9） 有无消费请求？有，则继续（10）；无，则转（16） （10） 此请求可满足？可满足，转（11）；否，则阻塞，再转（10） （11） 确定产品位置 （12） 此产品正被消费？是，则阻塞，再转（12）；否，则转

4、（13） （13） 进入临界区（请求同一产品的消费者之间互斥） （14） 消费产品，并判断是否应该释放产品所占缓冲区 （15） 退出临界区，转（9） （16） 结束消费者线程 （17） 生产者 （18） 存在空缓冲区？有，则继续（19）；无，则阻塞，再转（18） （19） 另一生产者在写？否，则转（20）；是，则阻塞，再转（19） （20） 进入临界区（请求同一产品的生产者之间互斥） （21） 在缓冲区中为本线程产品分配空间 （22） 退出临界区 （23） 写入产品到分配的缓冲区空间中 （24） 结束生产者线程4. 代码实现/ ThreadPC.cpp : 定义控制台应用程序的入口点#incl

5、ude stdafx.h#includefstreamstdio.hstringconio.hiostreamusing namespace std;/定义一些常量/秒到微秒的乘法因子#define INTE_PER_SEC 1000/定义一个结构，记录在测试文件中指定的每一个线程的参数 int serial; char entity; double delay; int thread_requestMAX_THREAD_NUM; int n_request;/全局变量的定义/struct _RTL_CRITICAL_SECTION;/typedef _RTL_CRITICAL_SECTION

6、 RTL_CRITICAL_SECTION;/typedef RTL_CRITICAL_SECTION CRITICAL_SECTION;HANDLE h_ThreadMAX_THREAD_NUM; /用于存储每个线程句柄的数组ThreadInfo Thread_InfoMAX_THREAD_NUM; /线程信息数组HANDLE empty_semaphore; /一个信号量 /一个互斥量DWORD n_Thread=0; /实际的线程的数目DWORD n_Buffer_or_Critical; /实际的缓冲区或者临界区的数目 /生产者允许消费者开始消费的信号量/生产消费及辅助函数的声明voi

7、d Produce（void*p）;void Consume（void*p）;bool IfInOtherRequest（int）;int FindProducePosition（）;int FindBufferPosition（int）;int main（void） /声明所需变量 int i = 0, j = 0; DWORD wait_for_all; ifstream inFile; /输入文件 /初始化缓冲区，即产品缓冲区，存储生产的产品，产品为正整数，-1表示空 for（int i=0;iMAX_BUFFER_NUM;i+） Buffer_Criticali=-1; /初始化每个线

8、程的请求队列 for（int j=0;jMAX_THREAD_NUM;j+） for（int k=0;kn_Buffer_or_Critical; /=3 inFile.get（）; /读取n printf（输入文件是:n /回显获得的缓冲区的数目信息缓冲区的数目是：%dn,（int）n_Buffer_or_Critical）; /提取每个线程的信息到相应数据结构中 while（inFile） inFileThread_Infon_Thread.serial; /线程号Thread_Infon_Thread.entity; /P生产者，C消费者Thread_Infon_Thread.delay

9、; /线程在生产和消费前的休眠时间，单位为秒 char c; inFile.get（c）; while（c!=n&!inFile.eof（） /c!说明delay列后面还有数据 inFile Thread_Infon_Thread.thread_requestThread_Infon_Thread.n_request+; inFile.get（c）; n_Thread+; /输出获得的线程信息，便于确认正确性 cout从文件中获得的线程信息endl;serialtentitytdelaytrequestt. for（j=0;（int）n_Thread; int Temp_serial=Thre

10、ad_Infoj.serial; char Temp_entity=Thread_Infoj.entity; double Temp_delay=Thread_Infoj.delay; printf（n线程%2dt%ct%ft,Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay）; int Temp_request=Thread_Infoj.n_request;Temp_request; printf（%dt,Thread_Infoj.thread_requestk）; coutserial; /本线程序号 m_delay = （DWORD）（ThreadInfo*）（p）-

11、delay*INTE_PER_SEC）; /开始生产或消费之前的等待时间 Sleep（m_delay）; /开始请求生产生产者%2d发送生产请求！,m_serial）; /确认有空缓冲区可供生产，同时将控制访问空位置线程数目的信号量empty_semaphore的计数器减 wait_for_semaphore = WaitForSingleObject（empty_semaphore,-1）; /等待互斥量，互斥访问下一个可用于生产的空临界区，实现写互斥 wait_for_mutex = WaitForSingleObject（h_mutex,-1）; /生产者获取生产位置，有互斥量可保证不同

12、生产这可以找到不同的生产位置，同时信号量empty_semaphore可以保证生产者线程数不超过空位置数 int ProducePos = FindProducePosition（）; /释放互斥量 ReleaseMutex（h_mutex）; /生产者在获得自己的空位置并做上标记后，以下的写操作在生产者之间可以并发在核心生产步骤中，程序将生产者的ID作为产品编号放入，方便消费者识别生产者%2d开始在位置%2d上生产！, m_serial, ProducePos）; /生产者生产中 Buffer_CriticalProducePos = m_serial;生产者%2d完成生产； ,m_seri

13、al）;位置%2d：%3dn, ProducePos, Buffer_CriticalProducePos）; /使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用，实现读写同步 ReleaseSemaphore（h_Semaphorem_serial,n_Thread,NULL）;/消费者进程void Consume（void*p） DWORD wait_for_semaphore,m_delay; int m_serial,m_requestNum;/消费者的序列号和请求的数目 int m_thread_requestMAX_THREAD_NUM;/本消费线程的请求队列 /提取本线程的信息到本地 m_

14、serial=（ThreadInfo*）（p）- m_delay=（DWORD）（ThreadInfo*）（p）- m_requestNum=（ThreadInfo*）（p）-n_request;m_requestNum; m_thread_requesti=（ThreadInfo*）（p）-thread_requesti; /循环进行所需产品的消费 /请求消费下一个产品消费者%2d请求消费产品%2dn,m_serial,m_thread_requesti）; /如果对应生产者没有生产，则等待； /如果生产了,允许的消费者数目为-1；实现了读写同步， /h_Semaphorem_thread_

15、requesti控制所请求的产品m_thread_requesti可以被多少个消费者线程使用 wait_for_semaphore = WaitForSingleObject（h_Semaphorem_thread_requesti,-1）; /查询所需产品放到缓冲区的下标号 int BufferPos = FindBufferPosition（m_thread_requesti）; /开始进行具体缓冲区的消费处理，读和读在该缓冲区上仍然是互斥的 /进入临界区后执行消费动作；并在完成此次请求后，通知另外的消费者本处请求已经满足； /同时如果对应的产品使用完毕，就做相应处理；并给出相应动作的界面

16、提示； /该相应处理指将相应缓冲区清空，并增加代表空缓冲区的信号量 /PC_CriticalBufferPos控制BufferPos位置的产品不同时被两个及两个以上的消费者线程消费 EnterCriticalSection（&PC_CriticalBufferPos）;消费者%2d开始消费产品%2dn （ThreadInfo*）（p）-thread_requesti = -1; if（!IfInOtherRequest（m_thread_requesti） Buffer_CriticalBufferPos=-1;/标记缓冲区为空消费者%2d完成消费%2d:位置%2d:,BufferPos,Buffer_CriticalBufferPos）; ReleaseSemaphore（empty_semaphore,1,NULL）; else消费者%2d完成消费产品%2dn /离开临界区 LeaveCriticalSection（&