多線程：經典的生產者消費者算法

Question

東西我沒有得到有關的經典算法的生產者 - 消費者問題（維基百科:)

semaphore mutex = 1 
semaphore fillCount = 0 
semaphore emptyCount = BUFFER_SIZE 

procedure producer() { 
    while (true) { 
     item = produceItem() 
     down(emptyCount) 
      down(mutex) 
       putItemIntoBuffer(item) 
      up(mutex) 
     up(fillCount) 
    } 
    up(fillCount) //the consumer may not finish before the producer. 
} 

procedure consumer() { 
    while (true) { 
     down(fillCount) 
      down(mutex) 
       item = removeItemFromBuffer() 
      up(mutex) 
     up(emptyCount) 
     consumeItem(item) 
    } 
} 

我注意到，生產者和消費者都鎖定「互斥」之前與緩衝區混合，然後解鎖。如果是這種情況，即任何時候只有一個線程訪問緩衝區，我真的不知道上面的算法與簡單的解決方案有什麼區別，只需要在緩衝區中放置一個守護互斥體：

 
semaphore mutex = 1 

procedure producer() { 
    while (true) { 
     item = produceItem() 
     flag = true 
     while (flag) { 
      down(mutex) 
      if (bufferNotFull()) { 
       putItemIntoBuffer(item) 
       flag = false 
      } 
      up(mutex) 
     } 
    } 
} 


procedure consumer() { 
    while (true) { 
     flag = true 
     while (flag) { 
      down(mutex) 
      if (bufferNotEmpty()) { 
       item = removeItemFromBuffer() 
       flag = false 
      } 
      up(mutex) 
     } 
     consumeItem(item) 
    } 
} 

唯一我能想到的，需要使用'fillCount'和'emptyCount'信號量是調度。

也許第一個算法是爲了確保在5個消費者正在等待一個空的緩衝區的狀態下（零'fillCount'），可以確定的是，當一個新的生產者出現時，它會經過它的「down （emptyCount）「語句，並快速獲取'互斥量'。

（而在另一種解決方案中，消費者將不必要地獲得'互斥'，直到新生產者獲得它並插入項目爲止）。

我對不對？我錯過了什麼嗎？

Answer 1

如果緩衝區中沒有消息，那麼消費者會停下互斥鎖，檢查緩衝區，發現它是空的，掛上互斥鎖，然後循環回來並立即重複該過程。簡而言之，消費者和生產者都陷入了佔用100％CPU核心的繁忙循環中。這不僅僅是一個理論問題。您可能會發現，每次運行程序時，計算機的風扇都會開始旋轉。

Answer 2

如果涉及多個消費者，則存在一個亟待解決的問題。在後面的例子中，消費者檢查循環中的項目。但等到他再次嘗試時，其他消費者可能會「竊取」他的物品。下次再來一次。那不好。

Answer 3

不僅僅是緩衝區的鎖定正在進行。

第一個程序中的fillCount信號量是在沒有剩餘消費時暫停消費者。沒有它，你會不停地查詢緩衝區，看看有沒有什麼可以得到的，這很浪費。

同樣，當緩衝區已滿時，emptyCount信號會暫停生產者。

Answer 4

生產者/消費者模式的洞概念是共享資源（緩衝區）只有在滿足某些條件時才被訪問。並且不使用不必要的CPU週期以確保它們得到滿足。

消費者：

如果沒有要消耗（=>空緩衝器）

• 等待。

監製：

如果沒有在緩衝區足夠的空間

• 等待。

而且爲它的非常重要的注意：

• 等待=旋轉等待