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：

1. 生产者线程。
2. 消费者线程。
3. 缓存区（暂存区）。

生产者消费者模式的痛点：

1. 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）。
2. 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）。
3. 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;
}