多线程同步实战：基于POSIX信号量的生产者-消费者模型

POSIX信号量是Linux系统提供的同步工具，用于控制线程对共享资源的访问。在生产者-消费者模型中，通常使用两个信号量：一个表示缓冲区空位数量，另一个表示缓冲区中数据项数量。

实现步骤

1. 初始化共享缓冲区和信号量。
2. 创建生产者线程和消费者线程。
3. 生产者线程：等待空位信号量，生产数据并放入缓冲区，发布数据信号量。
4. 消费者线程：等待数据信号量，从缓冲区取出数据并处理，发布空位信号量。
5. 等待线程结束，清理资源。

代码示例

#include #include #include #include #define BUFFER_SIZE 5int buffer[BUFFER_SIZE];int in = 0, out = 0;sem_t empty, full;pthread_mutex_t mutex;void *producer(void *arg) {    for (int i = 0; i < 10; i++) {        sem_wait(&empty);        pthread_mutex_lock(&mutex);                buffer[in] = i;        printf("生产者生产: %d", i);        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;                pthread_mutex_unlock(&mutex);        sem_post(&full);        sleep(1);    }    return NULL;}void *consumer(void *arg) {    for (int i = 0; i < 10; i++) {        sem_wait(&full);        pthread_mutex_lock(&mutex);                int item = buffer[out];        printf("消费者消费: %d", item);        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;                pthread_mutex_unlock(&mutex);        sem_post(&empty);        sleep(2);    }    return NULL;}int main() {    pthread_t prod, cons;        sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);    sem_init(&full, 0, 0);    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);        pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL);    pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL);        pthread_join(prod, NULL);    pthread_join(cons, NULL);        sem_destroy(&empty);    sem_destroy(&full);    pthread_mutex_destroy(&mutex);        return 0;}

此代码展示了多线程同步的核心：使用POSIX信号量和互斥锁确保生产者-消费者模型在Linux线程环境中的安全运行。信号量empty和full分别控制缓冲区空位和数据数量，互斥锁保护缓冲区访问。

总结

通过本教程，你学习了基于POSIX信号量的生产者-消费者模型实现。掌握这些多线程同步技术，能帮助你在Linux线程编程中构建高效、可靠的并发应用。持续练习POSIX信号量和生产者-消费者模型，以深化对并发编程的理解。