【Linux】生产者消费者模型 -- RingQueue

**Linux生产者消费者模型 -- RingQueue**

在多线程编程中，生产者-消费者模型是经典的设计模式。生产者负责产生数据，而消费者则负责处理这些数据。在这种模型下，生产者和消费者之间需要一个缓冲区来存储数据，以便于高效地传递数据。

本文将介绍RingQueue（环形队列）作为生产者-消费者模型的实现。RingQueue是一种固定大小的缓冲区，它可以在多线程环境下安全地存储和传递数据。

**RingQueue结构**

RingQueue由以下几个部分组成：

* **缓冲区**: RingQueue使用一个环形数组来存储数据。
* **生产者索引**: 表示当前生产者的位置。
* **消费者索引**: 表示当前消费者的位置。
* **大小**: RingQueue的大小，即缓冲区中可存储的最大数据量。

**RingQueue实现**

下面是RingQueue的C语言实现：

c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// RingQueue结构体typedef struct {
 int *buffer; // 缓冲区 int size; // 大小 int producerIndex; // 生产者索引 int consumerIndex; // 消费者索引} RingQueue;

// 初始化RingQueuevoid initRingQueue(RingQueue *ring, int size) {
 ring->buffer = (int *)malloc(size * sizeof(int));
 ring->size = size;
 ring->producerIndex =0;
 ring->consumerIndex =0;
}

// 向RingQueue中添加数据void addData(RingQueue *ring, int data) {
 // 如果缓冲区已满，则等待生产者索引移动到下一个位置 while ((ring->producerIndex - ring->consumerIndex + ring->size) % ring->size ==0 && (ring->producerIndex - ring->consumerIndex + ring->size) / ring->size < ring->size) {
 // 等待生产者索引移动到下一个位置 printf("等待生产者索引移动...
");
 }
 // 将数据添加到缓冲区中 ring->buffer[ring->producerIndex % ring->size] = data;
 ring->producerIndex++;
}

// 从RingQueue中取出数据int getData(RingQueue *ring) {
 // 如果缓冲区为空，则等待消费者索引移动到下一个位置 while (ring->consumerIndex == ring->producerIndex && ring->size >0) {
 // 等待消费者索引移动到下一个位置 printf("等待消费者索引移动...
");
 }
 // 从缓冲区中取出数据 int data = ring->buffer[ring->consumerIndex % ring->size];
 ring->consumerIndex++;
 return data;
}

// 销毁RingQueuevoid destroyRingQueue(RingQueue *ring) {
 free(ring->buffer);
}

cint main() {
 RingQueue ring;
 initRingQueue(&ring,5);

 // 生产者线程 pthread_t producerThread;
 pthread_create(&producerThread, NULL, producerFunc, &ring);
 // 消费者线程 pthread_t consumerThread;
 pthread_create(&consumerThread, NULL, consumerFunc, &ring);

 // 等待生产者和消费者线程结束 pthread_join(producerThread, NULL);
 pthread_join(consumerThread, NULL);

 destroyRingQueue(&ring);
 return0;
}

// 生产者函数void *producerFunc(void *arg) {
 RingQueue *ring = (RingQueue *)arg;

 for (int i =0; i < 10; i++) {
 addData(ring, i);
 printf("生产者添加数据：%d
", i);
 }

 return NULL;
}

// 消费者函数void *consumerFunc(void *arg) {
 RingQueue *ring = (RingQueue *)arg;

 for (int i =0; i < 10; i++) {
 int data = getData(ring);
 printf("消费者取出数据：%d
", data);
 }

 return NULL;
}