多线程实现生产者消费者.doc资源-CSDN下载

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《嵌入式 Linux 编程》

课程设计

题目：多线程实现生产者消费者

之间的通信

班级：计算机应用 xxxx 班

学号： 12 号

姓名： xx

指导教师： xxx

日期： 2014.6.23～2014.6.27

一、课程设计说明

生产者-消费者（producer-consumer）问题，也称作有界缓冲区（bounded-buff

er）问题，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。其中一个是生产者，用于

将消息放入缓冲区；另外一个是消费者，用于从缓冲区中取出消息。问题出现在当

缓冲区已经满了，而此时生产者还想向其中放入一个新的数据项的情形，其解决方

法是让生产者此时进行休眠，等待消费者从缓冲区中取走了一个或者多个数据后再

去唤醒它。同样地，当缓冲区已经空了，而消费者还想去取消息，此时也可以让消

费者进行休眠，等待生产者放入一个或者多个数据时再唤醒它。本次课设通过研究

Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制。

二、概要设计

本作业是完善课件上的线程综合实例的练习生产者-消费者问题，重构这个程

序的框架，完成性能分析，使之进一步理解掌握 Linux 下线程的同步、通信以及互

斥和多线程的安全问题。

一般情况下，解决互斥方法常用信号量和互斥锁，即 semaphore 和 mutex，而

解决这个问题，多采用一个类似资源槽的结构，每个槽位标示了指向资源的指针以

及该槽位的状态，生产者和消费者互斥查询资源槽，判断是否有产品或者有空位可

以生产，然后根据指针进行相应的操作。同时，为了告诉生产者或者消费者资源槽

的情况，还要有一个消息传送机制，无论是管道还是线程通信。

然而，本次试验有几个特殊的要求：

1、循环缓冲。

2、除了 stderr,stdout 等外，只用小于 2 个的互斥锁、

3、放弃资源槽分配机制，采用额外的数据结构。

4、生产者一直持续生产，形成生产消费的良性循环。

首先，使用一个互斥锁，意味着资源槽机制就不能使用了。因为资源槽虽以用

一个互斥锁完成，但是需要有额外的通信，如果使用管道通信，则管道也必须是互

斥，这就不满足 1 个互斥锁的要求。其次，要求生产者一直生产，这就否定了另外

一种方法：消费者、生产者的位置均平等，消费者消费的时候生产者不能生产，生

产者生产的时候消费者不能消费。因此，就需要采用 A 要求，也就是循环链表的形

式。

为了保证互斥要求，需要定义一个数据结构，这个数据结构包含两个指针，一

个读一个写，同时有一个资源数目量，告诉生产者和消费者是否可以生产或者消费。

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