搜尋
首頁後端開發C#.Net教程C++解決方法:多執行緒同步經典案例之生產者消費者問題

抄自維基百科 :

生產者消費者問題(英語:Producer-consumer problem),也稱為有限緩衝問題(英語:Bounded-buffer problem),是一個多執行緒同步問題的經典案例。該問題描述了共享固定大小緩衝區的兩個執行緒——即所謂的「生產者」和「消費者」——在實際運行時會發生的問題。生產者的主要作用是產生一定量的資料放到緩衝區中,然後重複此過程。同時,消費者也在緩衝區消耗這些數據。這個問題的關鍵在於確保生產者不會在緩衝區滿時加入數據,消費者也不會在緩衝區中空時消耗數據。

要解決這個問題,就必須讓生產者在緩衝區滿時休眠(要嘛乾脆就放棄資料),等到下次消費者消耗緩衝區中的資料的時候,生產者才能被喚醒,開始往緩衝區新增資料。同樣,也可以讓消費者在緩衝區空時進入休眠,等到生產者往緩衝區新增資料之後,再喚醒消費者。

本文用一個ItemRepository類別表示產品倉庫,其中包含一個陣列和兩個座標表示的環形佇列、一個std::mutex成員、用來確保每次只被一個執行緒讀寫操作(為了確保印出來的訊息是一行一行的,在它空閒的時候也藉用的這個互斥量╮(╯▽╰)╭)、兩個std::condition_variable表示隊列不滿和不空的狀態,進而保證生產的時候不滿,消耗的時候不空。

#pragma once
#include <chrono>//std::chrono
#include <mutex>//std::mutex,std::unique_lock,std::lock_guard
#include <thread>//std::thread
#include <condition_variable>//std::condition_variable
#include <iostream>//std::cout,std::endl
#include <map>//std::map
namespace MyProducerToConsumer {
    static const int gRepositorySize = 10;//total size of the repository
    static const int gItemNum = 97;//number of products to produce
    std::mutex produce_mtx, consume_mtx;//mutex for all the producer thread or consumer thread
    std::map<std::thread::id, int> threadPerformance;//records of every thread&#39;s producing/consuming number
    struct ItemRepository {//repository class
        int m_ItemBuffer[gRepositorySize];//Repository itself (as a circular queue)
        int m_ProducePos;//rear position of circular queue
        int m_ConsumePos;//head position of circular queue
        std::mutex m_mtx;//mutex for operating the repository
        std::condition_variable m_RepoUnfull;//indicating that this repository is unfull(then producers can produce items)
        std::condition_variable m_RepoUnempty;//indicating that this repository is unempty(then consumers can produce items)
    }gItemRepo;

    void ProduceItem(ItemRepository *ir, int item) {
        std::unique_lock <std::mutex>ulk(ir->m_mtx);
        while ((ir->m_ProducePos + 1) % gRepositorySize == ir->m_ConsumePos) {//full(spare one slot for indicating)
            std::cout << "Reposity is full. Waiting for consumers..." << std::endl;
            ir->m_RepoUnfull.wait(ulk);//unlocking ulk and waiting for unfull condition
        }
        //when unfull
        ir->m_ItemBuffer[ir->m_ProducePos++] = item;//procude and shift
        std::cout << "Item No." << item << " produced successfully by "
            <<std::this_thread::get_id()<<"!" << std::endl;
        threadPerformance[std::this_thread::get_id()]++;
        if (ir->m_ProducePos == gRepositorySize)//loop
            ir->m_ProducePos = 0;
        ir->m_RepoUnempty.notify_all();//item produced, so it&#39;s unempty; notify all consumers
    }

    int ConsumeItem(ItemRepository *ir) {
        std::unique_lock<std::mutex>ulk(ir->m_mtx);
        while (ir->m_ConsumePos == ir->m_ProducePos) {//empty
            std::cout << "Repository is empty.Waiting for producing..." << std::endl;
            ir->m_RepoUnempty.wait(ulk);
        }
        int item = ir->m_ItemBuffer[ir->m_ConsumePos++];
        std::cout << "Item No." << item << " consumed successfully by "
            <<std::this_thread::get_id()<<"!" << std::endl;
        threadPerformance[std::this_thread::get_id()]++;
        if (ir->m_ConsumePos == gRepositorySize)
            ir->m_ConsumePos = 0;
        ir->m_RepoUnfull.notify_all();//item consumed, so it&#39;s unempty; notify all consumers
        return item;
    }

    void ProducerThread() {
        static int produced = 0;//static variable to indicate the number of produced items
        while (1) {
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));//sleep long enough in case it runs too fast for other threads to procude
            std::lock_guard<std::mutex>lck(produce_mtx);//auto unlock when break
            produced++;
            if (produced > gItemNum)break;
            gItemRepo.m_mtx.lock();
            std::cout << "Producing item No." << produced << "..." << std::endl;
            gItemRepo.m_mtx.unlock();
            ProduceItem(&gItemRepo, produced);
        }
        gItemRepo.m_mtx.lock();
        std::cout << "Producer thread " << std::this_thread::get_id()
            << " exited." << std::endl;
        gItemRepo.m_mtx.unlock();
    }

    void ConsumerThread() {
        static int consumed = 0;
        while (1) {
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
            std::lock_guard<std::mutex>lck(consume_mtx);
            consumed++;
            if (consumed > gItemNum)break;
            gItemRepo.m_mtx.lock();
            std::cout << "Consuming item available..." << std::endl;
            gItemRepo.m_mtx.unlock();
            ConsumeItem(&gItemRepo);
        }
        gItemRepo.m_mtx.lock();
        std::cout << "Consumer thread " << std::this_thread::get_id()
            << " exited." << std::endl;
        gItemRepo.m_mtx.unlock();
    }

    void InitItemRepository(ItemRepository* ir) {
        ir->m_ConsumePos = 0;
        ir->m_ProducePos = 0;
    }

    void Run() {
        InitItemRepository(&gItemRepo);
        std::thread thdConsume[11];
        std::thread thdProduce[11];
        for (auto& t : thdConsume)t = std::thread(ConsumerThread);
        for (auto& t : thdProduce)t = std::thread(ProducerThread);
        for (auto& t : thdConsume)t.join();
        for (auto& t : thdProduce)t.join();
        for (auto& iter : threadPerformance)cout << iter.first << ":" << iter.second << endl;
    }
}

相關文章:

關於java生產者與消費者的實例詳解

java多執行緒之並發協作生產者消費者設計模式

以上是C++解決方法:多執行緒同步經典案例之生產者消費者問題的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

陳述
本文內容由網友自願投稿,版權歸原作者所有。本站不承擔相應的法律責任。如發現涉嫌抄襲或侵權的內容,請聯絡admin@php.cn
c#.net適合您嗎?評估其適用性c#.net適合您嗎?評估其適用性Apr 13, 2025 am 12:03 AM

c#.netissutableforenterprise-levelapplications withemofrosoftecosystemdueToItsStrongTyping,richlibraries,androbustperraries,androbustperformance.however,itmaynotbeidealfoross-platement forment forment forment forvepentment offependment dovelopment toveloperment toveloperment whenrawspeedsportor whenrawspeedseedpolitical politionalitable,

.NET中的C#代碼:探索編程過程.NET中的C#代碼:探索編程過程Apr 12, 2025 am 12:02 AM

C#在.NET中的編程過程包括以下步驟:1)編寫C#代碼,2)編譯為中間語言(IL),3)由.NET運行時(CLR)執行。 C#在.NET中的優勢在於其現代化語法、強大的類型系統和與.NET框架的緊密集成,適用於從桌面應用到Web服務的各種開發場景。

C#.NET:探索核心概念和編程基礎知識C#.NET:探索核心概念和編程基礎知識Apr 10, 2025 am 09:32 AM

C#是一種現代、面向對象的編程語言,由微軟開發並作為.NET框架的一部分。 1.C#支持面向對象編程(OOP),包括封裝、繼承和多態。 2.C#中的異步編程通過async和await關鍵字實現,提高應用的響應性。 3.使用LINQ可以簡潔地處理數據集合。 4.常見錯誤包括空引用異常和索引超出範圍異常,調試技巧包括使用調試器和異常處理。 5.性能優化包括使用StringBuilder和避免不必要的裝箱和拆箱。

測試C#.NET應用程序:單元,集成和端到端測試測試C#.NET應用程序:單元,集成和端到端測試Apr 09, 2025 am 12:04 AM

C#.NET應用的測試策略包括單元測試、集成測試和端到端測試。 1.單元測試確保代碼的最小單元獨立工作,使用MSTest、NUnit或xUnit框架。 2.集成測試驗證多個單元組合的功能,常用模擬數據和外部服務。 3.端到端測試模擬用戶完整操作流程,通常使用Selenium進行自動化測試。

高級C#.NET教程:ACE您的下一次高級開發人員面試高級C#.NET教程:ACE您的下一次高級開發人員面試Apr 08, 2025 am 12:06 AM

C#高級開發者面試需要掌握異步編程、LINQ、.NET框架內部工作原理等核心知識。 1.異步編程通過async和await簡化操作,提升應用響應性。 2.LINQ以SQL風格操作數據,需注意性能。 3..NET框架的CLR管理內存,垃圾回收需謹慎使用。

C#.NET面試問題和答案:提高您的專業知識C#.NET面試問題和答案:提高您的專業知識Apr 07, 2025 am 12:01 AM

C#.NET面試問題和答案包括基礎知識、核心概念和高級用法。 1)基礎知識:C#是微軟開發的面向對象語言,主要用於.NET框架。 2)核心概念:委託和事件允許動態綁定方法,LINQ提供強大查詢功能。 3)高級用法:異步編程提高響應性,表達式樹用於動態代碼構建。

使用C#.NET建築微服務:建築師實用指南使用C#.NET建築微服務:建築師實用指南Apr 06, 2025 am 12:08 AM

C#.NET是構建微服務的熱門選擇,因為其生態系統強大且支持豐富。 1)使用ASP.NETCore創建RESTfulAPI,處理訂單創建和查詢。 2)利用gRPC實現微服務間的高效通信,定義和實現訂單服務。 3)通過Docker容器化微服務,簡化部署和管理。

C#.NET安全性最佳實踐:防止常見漏洞C#.NET安全性最佳實踐:防止常見漏洞Apr 05, 2025 am 12:01 AM

C#和.NET的安全最佳實踐包括輸入驗證、輸出編碼、異常處理、以及身份驗證和授權。 1)使用正則表達式或內置方法驗證輸入,防止惡意數據進入系統。 2)輸出編碼防止XSS攻擊,使用HttpUtility.HtmlEncode方法。 3)異常處理避免信息洩露,記錄錯誤但不返回詳細信息給用戶。 4)使用ASP.NETIdentity和Claims-based授權保護應用免受未授權訪問。

See all articles

熱AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智慧驅動的應用程序,用於創建逼真的裸體照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用於從照片中去除衣服的線上人工智慧工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免費脫衣圖片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脫衣器

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

免費產生 AI 無盡。

熱門文章

R.E.P.O.能量晶體解釋及其做什麼(黃色晶體)
3 週前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.最佳圖形設置
3 週前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.如果您聽不到任何人,如何修復音頻
3 週前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
WWE 2K25:如何解鎖Myrise中的所有內容
4 週前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

熱工具

Dreamweaver Mac版

Dreamweaver Mac版

視覺化網頁開發工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神級程式碼編輯軟體(SublimeText3)

SublimeText3 Linux新版

SublimeText3 Linux新版

SublimeText3 Linux最新版

WebStorm Mac版

WebStorm Mac版

好用的JavaScript開發工具

SecLists

SecLists

SecLists是最終安全測試人員的伙伴。它是一個包含各種類型清單的集合,這些清單在安全評估過程中經常使用,而且都在一個地方。 SecLists透過方便地提供安全測試人員可能需要的所有列表,幫助提高安全測試的效率和生產力。清單類型包括使用者名稱、密碼、URL、模糊測試有效載荷、敏感資料模式、Web shell等等。測試人員只需將此儲存庫拉到新的測試機上,他就可以存取所需的每種類型的清單。