生產者/消費者

定義

我們考慮兩個進程，分別稱為「生產者」和「消費者」。生產者是一個循環過程，每次循環都會產生一定部分的訊息，這些訊息必須由消費者處理。消費者也是一個循環過程，每次它經歷它的週期時，它都可以處理下一個訊息，因為它是由生產者產生的。計算過程給出了一個簡單的例子，該計算過程產生由穿孔卡打孔的穿孔卡的「資訊部分」圖像，穿孔卡扮演消費者的角色。 [1]

解釋

生產者建立項目並將其儲存在資料結構中，而消費者則從該結構中刪除項目並處理它們。

如果消費大於生產，則緩衝區（資料結構）清空，消費者沒有任何東西可消費
如果消耗量 小於 生產量，則緩衝區已滿，生產者無法增加更多項目。這是一個經典問題，稱為有限緩衝區。

問題的情境化

假設我們有一個生產者在緩衝區中發布一封電子郵件，以及一個消費者使用緩衝區中的電子郵件並顯示一條訊息，表明已發送電子郵件並通知電子郵件的新訪問密碼。

執行

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strconv"
    "sync"
    "time"
)

type buffer struct {
    items []string
    mu    sync.Mutex
}

func (buff *buffer) add(item string) {
    buff.mu.Lock()
    defer buff.mu.Unlock()
    if len(buff.items) < 5 {
        buff.items = append(buff.items, item)
        // fmt.Println("Foi adicionado o item " + item)
    } else {
        fmt.Println("O Buffer não pode armazenar nenhum item mais está com a capacidade máxima")
        os.Exit(0)
    }
}

func (buff *buffer) get() string {
    buff.mu.Lock()
    defer buff.mu.Unlock()
    if len(buff.items) == 0 {
        return ""
    }
    target := buff.items[0]

    buff.items = buff.items[1:]
    return target
}

var wg sync.WaitGroup

func main() {
    buff := buffer{}
    wg.Add(2)

    go producer(&buff)
    go consumer(&buff)
    wg.Wait()
}

func producer(buff *buffer) {
    defer wg.Done()
    for index := 1; ; index++ {
        str := strconv.Itoa(index) + "@email.com"
        buff.add(str)
        time.Sleep(5 * time.Millisecond) // Adiciona um pequeno atraso para simular produção
    }
}

func consumer(buff *buffer) {
    defer wg.Done()
    for {
        data := buff.get()

        if data != "" {
            fmt.Println("Enviado um email com a nova senha de acesso para: " + data)
        }
    }
}

解釋實施

• 首先，我們建立一個名為buffer 的結構，其中包含一個名為items 的字串陣列和一個名為mu 的類似互斥體的控制機制，用於管理並發存取。
• 我們有兩個函數：一個稱為add，它基本上將一個項目添加到緩衝區中，只要有可用空間，因為緩衝區容量只有5 個項目；另一個get 調用，如果緩衝區中有項目，則傳回第一個元素並從緩衝區中刪除該元素。
• Producer 基本上從循環中獲取索引，並將其連接成一個名為str 的字串，其中包含索引和虛構的電子郵件域，並將其新增到緩衝區。新增了時間間隔來模擬延遲。
• 消費者從緩衝區請求一個項目（如果它至少有一個項目）。然後，消費者在螢幕上顯示一條訊息，通知已發送一封電子郵件，其中包含緩衝區中發布的項目的新存取密碼。

程式碼連結： https://github.com/jcelsocosta/race_condition/blob/main/ Producerconsumer/buffer/ Producerconsumer.go

參考

1. https://www.cs.utexas.edu/~EWD/transcriptions/EWD01xx/EWD123.html#4.1.%20Typical%20Uses%20of%20the%20General%20Semaphore。

參考書目

https://www.cin.ufpe.br/~cagf/if677/2015-2/slides/08_Concorrencia%20(Jorge).pdf

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