linux下c++實現簡單的生產者消費者隊列模式

引言

生產者消費者是一個經典的模式

利用生產者，消費者和緩衝區降低了生產者和消費者之間的的耦合度

便於對生產者和消費者的修改

下面記錄的是一個經典的單一生產者多消費者的模式

設計思路

以隊列做為緩衝區，實現產品的FIFO

生產者調用緩衝區的push函數，將產品加入緩衝區

消費者調用緩衝區的pop函數，將產品從緩衝區取出

因為生產者與消費者分屬於不同的線程，所以要設置鎖

類的聲明

class CacheQueue
{
    private:
        /**
         * @brief 緩衝隊列
         */
        queue<int>* _requests;

        /**
         * @brief 互斥鎖
         **/
        pthread_mutex_t _mutex;

        /**
         * @brief Queue not full conditional object
         **/
        pthread_cond_t _not_full_cond;

        /**
         * @brief Queue not empty conditional object
         **/
        pthread_cond_t _not_empty_cond;

        uint32_t _bufSize;
        
    public:
    
        ChacheQueue();

        void SetMaxLength(uint32_t bufSize);
        /**
          * @brief 向隊列添加產品
          * @param [in] req: 待添加的產品
          **/
        void Push(int req);

        /**
          * @brief 從隊列中取出一個產品
          * @param [return] : 從隊列中取出的產品
          **/
        int Pop(uint32_t timeout);

        /**
          * @brief 析構函數
          **/
        ~CacheQueue();
};

重要的函數是Push和Pop，生產者調用Push向緩衝區添加產品，消費者則調用Pop函數獲取產品

線程條件_not_full_cond表示隊列不滿，可以添加產品

線程條件_not_empty_cond表示隊列不空，可以獲取產品

Push函數

void CacheQueue::Push(int req)
{
	/**
	* 上鎖
	*/
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
	
	/**
	* 如果隊列滿，等待信號
	*/
    while (_requests->size() == _bufSize)
    {
        pthread_cond_wait(&_not_full_cond, &_mutex);
    }
    _requests->push(req);
	
	/**
	* 發送非空信號
	*/
    pthread_cond_signal(&_not_empty_cond);

	/**
	* 解鎖
	*/
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

Pop函數

int CacheQueue::Pop(uint32_t timeout)
{
    int ret = 0;
    int req = NO_DATA;
	/**
	* 上鎖
	*/
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
	/**
	* 若隊列空等待指定時間
	*/
    struct timeval now;
	struct timespec timepass;
	gettimeofday(&now, NULL);
	timepass.tv_sec = now.tv_sec + timeout;
	timepass.tv_nsec = 0;
    while (ret == 0 && _requests->empty())
    {
		ret = pthread_cond_timedwait(&_not_empty_cond, &_mutex, &timepass);
    }
	/**
	* 沒有數據，返回沒有數據標識
	*/
    if(ret!=0)
    {
        pthread_mutex_unlock(&_mutex);
        return req;
    }
	/**
	* 返回數據，發送隊列非滿信號
	*/
    req = _requests->front();
    _requests->pop();
    pthread_cond_signal(&_not_full_cond);
	/**
	* 解鎖
	*/
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
    return req;
}