一、算法简介
利用多线程实现生产者消费者模型，模拟实现餐厅吃饭问题。
顾客作为消费者，负责吃饭；厨师作为生产者，负责做饭。
二、所需接口
1.头文件
#include<pthread.h>
2.接口简介
2.1线程控制
（1）线程创建：
int pthread_create(pthread_t *tid, pthread_arr_t *arr, void* (*thread_routine)(void *), void *arg);
pthread_t *tid：传入pthread_t类型变量的地址，获取线程id；
pthread_arr_t *arr：线程属性，通常置为NULL；
void* (*thread_routine)(void *)：函数地址，线程的入口函数
void *arg：向线程入口函数传递的参数。
返回值：成功，返回0；失败，返回非0。
tid相关知识：
每个线程都会有自己相对独立的一块空间作为自己的局部存储。
创建线程时，返回的tid的值就是这块空间的首地址，所以通过tid就能找到这块空间，进而访问其中的数据实现对线程的控制操作。
（2）线程终止：
线程终止：退出线程
1）在线程入口函数中return
线程的入口函数运行完毕，对应线程就会退出。
2）在任意位置调用pthread_exit函数
void pthread_exit(void *retval);
retval：线程的退出返回值
3）在任意位置调用pthread_cancel函数
int pthread_cancel(pthread_t tid);
tid：想要退出的线程的tid
返回值：
如果一个线程是被取消的，则这个线程的返回值是：PTHREAD_CANCELED
功能：取消指定的线程
（3）线程等待：
int pthread_join(pthread_t tid, void **retval);
tid：要等待的线程tid；
void **retval：用于获取线程退出返回值
返回值：
成功，返回0；失败，返回错误编号（非0）
2.2互斥锁
定义互斥锁：
pthread_mutex_t;
通过接口初始化：
pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *);
属性通常置为NULL；
阻塞加锁：
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
解锁：
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
释放锁资源：
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
2.3条件变量
定义条件变量：
pthread_cond_t;
初始化条件变量：
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *attr);
阻塞接口：
int pthread_cond_wait( int pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
此接口集合了三个操作：解锁、休眠，被唤醒后加锁
唤醒接口：
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t cond);
唤醒至少一个被阻塞的线程。
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
唤醒所有被阻塞的线程。
释放条件变量资源：
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
三、实现流程
1.顾客流程
1）加锁；
2）判断当前是否有饭可吃
有，则吃饭；没有，则等待。等待前需要先解锁；被唤醒后，加锁。
3）吃饭；
4）解锁；
5）唤醒厨师。
2.厨师流程
1）加锁；
2）判断当前是否需要做饭
需要，则做饭；不需要，则等待。等待前需要先解锁；被唤醒后，加锁。
3）做饭；
4）解锁；
5）唤醒顾客。
3.注意事项★
在多对多的情况下：
1）因为一个厨师可能一次唤醒了多个顾客，造成多个顾客抢锁，但是只有一个顾客会抢锁成功，其他顾客则会阻塞在锁上；抢锁成功的顾客在吃完饭后解锁，时间片轮转，下一次抢到锁的则可能不是厨师，而是刚刚阻塞在锁上的顾客，则会出现“假”吃饭现象，同理也可能出现“假”做饭现象。
解决方案：任意角色在每次加锁后，都应该重新循环上去，再次对资源进行判断是否满足获取条件。满足，则获取；不满足，则重新陷入休眠。
2）顾客和厨师在不满足条件时，都会阻塞，加入阻塞队列等待被唤醒。但是存在一种可能：一个顾客吃完饭后，唤醒的不是厨师，而是顾客，这时两个顾客就会因为没有饭而重新陷入阻塞，从而导致程序卡死。
解决方案：多种角色线程，则使用多个条件变量，创建多个pcb等待队列。分开等待、分开唤醒，防止错误的角色唤醒。
四、代码实现
#include<stdio.h> #include<pthread.h> int dish = 0; pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond_cus; pthread_cond_t cond_chef; void *customer(void *arg) {//顾客执行流 while (1) { //1.加锁 pthread_mutex_lock(&mutex); while (dish == 0) {//没有饭菜，则阻塞等待 pthread_cond_wait(&cond_cus, &mutex); } //2.吃饭菜，然后解锁、唤醒厨师 dish = 0; printf("吃到青椒肉丝盖饭！没吃饱，再来一份！\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&cond_chef);//唤醒厨师 } } void *chef(void *arg) { while (1) { //1.加锁 pthread_mutex_lock(&mutex); while (dish == 1) {//多对多时，这里必须用while判断，不能用if pthread_cond_wait(&cond_chef, &mutex); } //2.做饭菜，然后解锁、唤醒顾客 dish = 1; printf("青椒肉丝盖饭好了！\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&cond_cus);//唤醒顾客 } } int main() { int ret; pthread_t customer_tid[4], chef_tid[4];//顾客线程&厨师线程 //初始化互斥锁和条件变量 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_cond_init(&cond_cus, NULL); pthread_cond_init(&cond_chef, NULL); //创建顾客线程&厨师线程 for (int i = 0; i < 4; ++i) { ret = pthread_create(&customer_tid[i], NULL, customer, NULL); if (ret != 0) { printf("Create customer thread error!\n"); return -1; } } for (int i = 0; i < 4; ++i) { ret = pthread_create(&chef_tid[i], NULL, chef, NULL); if (ret != 0) { printf("Create chef thread error!\n"); return -1; } } //线程等待 for (int i = 0; i < 4; ++i) { pthread_join(customer_tid[i], NULL); pthread_join(chef_tid[i], NULL); } //销毁资源 pthread_mutex_destroy(&mutex); pthread_cond_destroy(&cond_cus); pthread_cond_destroy(&cond_chef); return 0; }
