C++设计模式-生产者消费者模式

运行在VS2022，x86，Debug下。
32. 生产者消费者模式

• 解耦生产者和消费者之间的关系，即生产者和消费者只依赖缓冲区，而不相互依赖。
  
• 应用：多线程并发编程，可以办理生产者和消费者之间的同步问题。
  
• 实现
  
  
  
  • 生产者：负责产生数据的模块。
    
  • 消费者：负责处理数据的模块。
    
  • 中介：缓冲区。
    
  
  
• 代码如下。
  lambda表达式在condition_variable::wait()中充当断言。
  

1. #include <iostream>
2. #include <thread>
3. #include <mutex>
4. #include <condition_variable>
5. #include <queue>
6. #include <vector>
7. using namespace std;
10. const int BUFFER_SIZE = 10;  //缓冲区大小
12. queue<int> buffer;           //缓冲区, 用于存放数据
13. mutex mtx;                   //互斥量，用于保护共享资源
14. condition_variable prod_cv; // 生产者条件变量，用于线程间的同步
15. condition_variable cons_cv; // 消费者条件变量
17. //生产者
18. void producer()
19. {
20.     for (int i = 0; i < 20; i++)   //循环生产20个数据
21.     {
22.         unique_lock<mutex> lock(mtx);    //独占锁，确保同一时刻只有一个线程访问临界区
23.         prod_cv.wait(lock, [] { return buffer.size() < BUFFER_SIZE; });    //等待条件满足，即缓冲区不满
25.         buffer.push(i);
26.         cout << "Producer ID：" << this_thread::get_id() << " Produced: " << i << std::endl;
28.         lock.unlock();            //解锁互斥量
29.         cons_cv.notify_all();     //通知消费者
30.         this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500)); //睡眠, 模拟生产过程
31.     }
32. }
35. //消费者
36. void consumer()
37. {
38.     for (int i = 0; i < 20; i++)   //循环消费20个数据
39.     {
40.         unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
41.         cons_cv.wait(lock, [] { return !buffer.empty(); });  //等待条件满足，即缓冲区不为空
43.         cout << "Consumer ID：" << this_thread::get_id() << " Consumed: " << buffer.front() << endl;
44.         buffer.pop();
46.         lock.unlock();
47.         prod_cv.notify_all();  //通知生产者
48.         this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(800));
49.     }
50. }
52. int main()
53. {
54.     const int num_producers = 2;  //生产者数量
55.     const int num_consumers = 2;  //消费者数量
57.     vector<thread> producer_threads;
58.     vector<thread> consumer_threads;
60.     for (int i = 0; i < num_producers; i++)   //创建生产者线程
61.         producer_threads.emplace_back(producer);
63.     for (int i = 0; i < num_consumers; i++)  //创建消费者线程
64.         consumer_threads.emplace_back(consumer);
66.     for (auto&& thread : producer_threads)  //等待所有生产者线程结束
67.         thread.join();
69.     for (auto&& thread : consumer_threads)  //等待所有消费者线程结束
70.         thread.join();
72.     return 0;   
73. }

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