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线程初探——生产者、消费者模式
简介线程初探——生产者、消费者模式
线程初探——生产者、消费者模式
helllo,大家好,这里是追風者频道。今天我们来聊一聊生产者、消费者模式。后期需要采用该模式来进行协议栈抓包架构的搭建,通过多线程对数据包进行分任务处理。
生产者消费者模式结构以及问题
生产者消费者模式的结构:
- 生产者线程。
- 消费者线程。
- 缓存区(暂存区)。
生产者消费者模式的痛点:
- 线程同步,对缓存区的操作要进行同步(生产者无限生产,撑爆缓存区或抹除原始数据;消费者无限消费,获取到错误数据,导致程序出错)。
- 循环使用缓存区(当生产者生产的数据超出数组索引上限时,需要从0开始使用数组)。
- 可以线程安全访问的信号量计数器。
下图为生产者消费者模式模拟图:
解决问题
我们可以通过计数器信号量来解决 线程同步问题,控制线程执行。通过记录索引,来控制缓存区的使用。
#include <stdio.h>
#include "sys_plat.h"
static sys_sem_t sem;
static sys_mutex_t mutex;
static int count;
static char buffer[100];
static int write_index, read_index, total;
static sys_sem_t read_sem, write_sem;
void thread1_entry (void * arg) {
for (int i = 0; i < 2 * sizeof(buffer); i++) {
// 当计数信号量为 0 时,无限期等待。
sys_sem_wait(read_sem, 0);
char data = buffer[read_index++];
if (read_index >= sizeof(buffer)) {
read_index = 0;
}
sys_mutex_lock(total);
total--;
sys_mutex_unlock(total);
sys_sem_notify(write_sem);
plat_printf("thread1 read data=%d index=%d
", data, read_index);
sys_sleep(2000);
}
plat_printf("thread1 count is %d
", count);
while (1) {
plat_printf("this is thread1: %s
", (char *)arg);
sys_sleep(1000);
sys_sem_notify(sem);
}
}
void thread2_entry (void * arg) {
sys_sleep(1000);
for (int i = 0; i < 2 * sizeof(buffer); i++) {
// 当计数信号量为 满缓存区 时,无限期等待。
sys_sem_wait(write_sem, 0);
buffer[write_index++] = i;
if (write_index >= sizeof(buffer)) {
write_index = 0;
}
sys_mutex_lock(total);
total++;
sys_mutex_unlock(total);
plat_printf("thread2 write data=%d index=%d
", i, write_index);
sys_sem_notify(read_sem);
}
plat_printf("thread2 count is %d
", count);
while (1) {
sys_sem_wait(sem, 0);
plat_printf("this is thread2: %s
", (char *)arg);
}
}
int main (void) {
// 读取信号量计数器,从 0 开始。
read_sem = sys_sem_create(0);
// 写入信号量计数器,从 满 开始。
write_sem = sys_sem_create(sizeof(buffer));
sem = sys_sem_create(0);
mutex = sys_mutex_create();
sys_thread_create(thread1_entry, "A");
sys_thread_create(thread2_entry, "B");
printf("hello,network!");
return 0;
}
风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。