RT-Thread-15天入门-第十二天生产者消费者消费者问题RT-Thread问答社区

15天入门-第十二天生产者消费者消费者问题

发布于 2018-05-30 23:46:56 浏览：1525 订阅该版

本次课程主要讲生产者-消费者问题 ,包含：
1、什么是生产者-消费者问题
主要任务同步的问题.
 生产者     --------产品 -------消费者
                   ------
                  |缓冲区 |
                  |n个产品|
                  ---------
 当缓冲区为0  时,消费者阻塞,  非空 时候  消费者才能消费   
            为满的时候 生产者 阻塞 被挂起

2、生活中的生产者-消费者问题

电视 
  工人     缓冲区=仓库        销售员
  主要解决互斥的问题   临界区  不能 同时 加1减1,缓冲区的访问 必须互斥.
  比如  调度器上锁,互斥锁,信号量都可以解决这个问题.

和同步的问题 当仓库为空时,销售行为需要挂起,为满时,生产行为需要挂起. 信号量 和事件来解决.   
3、例程源码解析：使用RT-Thread任务间同步的相关机制给出一个生产者-消费者问题解决模型
sem_empty 信号量初始为5,生产者 每生产一个,take empty 一次;增加一次full;
 消费者线程,先去获取take sem_full, 然后再释放sem_empty.
sem_full 信号量 初始为0,,生产者,每生产一个,release +1 一次;
他们暂停时间不一样.生产者速度满,感觉就是生产一个消费一个,empty 初始值不为5 觉得也可以,改成1 试试也是可以的..
作业:使用互斥量替换sem_lock,查看程序运行结果.
```/*
 * 程序清单：生产者消费者例子
 *
 * 这个例子中将创建两个线程用于实现生产者消费者问题
 */
#include <rtthread.h>

#define THREAD_PRIORITY       6
#define THREAD_STACK_SIZE     512
#define THREAD_TIMESLICE      5

/* 定义最大5个元素能够被产生 */
#define MAXSEM 5

/* 用于放置生产的整数数组 */
rt_uint32_t array[MAXSEM];
/* 指向生产者、消费者在array数组中的读写位置 */
static rt_uint32_t set, get;

/* 指向线程控制块的指针 */
static rt_thread_t producer_tid = RT_NULL;
static rt_thread_t consumer_tid = RT_NULL;

struct rt_semaphore sem_lock;
struct rt_mutex   mutex_lock;
struct rt_semaphore sem_empty, sem_full;

/* 生成者线程入口 */
void producer_thread_entry(void *parameter)
{
    int cnt = 0;

/* 运行10次 */
    while (cnt < 10)
    {
        /* 获取一个空位 */
			rt_sem_take(&sem_empty, RT_WAITING_FOREVER);//初始为5

/* 修改array内容，上锁 */
        //rt_sem_take(&sem_lock, RT_WAITING_FOREVER);
			  rt_mutex_take(&mutex_lock,RT_WAITING_FOREVER);
        array[set % MAXSEM] = cnt + 1;
        rt_kprintf("the producer generates a number: %d<br>", array[set % MAXSEM]);
        set++;
       // rt_sem_release(&sem_lock);
			  rt_mutex_release(&mutex_lock);

/* 发布一个满位 */
        rt_sem_release(&sem_full);
        cnt++;

/* 暂停一段时间 */
        rt_thread_delay(50);
    }

rt_kprintf("the producer exit!<br>");
}

/* 消费者线程入口 */
void consumer_thread_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t no;
    rt_uint32_t sum;

/* 第n个线程，由入口参数传进来 */
    no = (rt_uint32_t)parameter;

sum = 0;
    while (1)
    {
        /* 获取一个满位 */
        rt_sem_take(&sem_full, RT_WAITING_FOREVER);

/* 临界区，上锁进行操作 */
        //rt_sem_take(&sem_lock, RT_WAITING_FOREVER);
			   rt_mutex_take(&mutex_lock,RT_WAITING_FOREVER);
        sum += array[get % MAXSEM];
        rt_kprintf("the consumer[%d] get a number: %d<br>", (get % MAXSEM), array[get % MAXSEM]);
        get++;
        //rt_sem_release(&sem_lock);
			   rt_mutex_release(&mutex_lock);

/* 释放一个空位 */
        rt_sem_release(&sem_empty);

/* 生产者生产到10个数目，停止，消费者线程相应停止 */
        if (get == 10) break;

/* 暂停一小会时间 */
        rt_thread_delay(10);
    }

rt_kprintf("the consumer[%d] sum is %d", no, sum);
    rt_kprintf("the consumer[%d] exit!<br>");
}

int semaphore_producer_consumer_init()
{
    /* 初始化3个信号量 */
  //  rt_sem_init(&sem_lock, "lock",     1,      RT_IPC_FLAG_FIFO);
	  rt_mutex_init(&mutex_lock,"mulock",RT_IPC_FLAG_FIFO);
    rt_sem_init(&sem_empty, "empty",1, RT_IPC_FLAG_FIFO);//MAXSEM
    rt_sem_init(&sem_full, "full",     0,      RT_IPC_FLAG_FIFO);

/* 创建线程1 */
    producer_tid = rt_thread_create("producer",
                                    producer_thread_entry, RT_NULL, /* 线程入口是producer_thread_entry, 入口参数是RT_NULL */
                                    THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY - 1, THREAD_TIMESLICE);
    if (producer_tid != RT_NULL)
        rt_thread_startup(producer_tid);

/* 创建线程2 */
    consumer_tid = rt_thread_create("consumer",
                                    consumer_thread_entry, RT_NULL, /* 线程入口是consumer_thread_entry, 入口参数是RT_NULL */
                                    THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY + 1, THREAD_TIMESLICE);
    if (consumer_tid != RT_NULL)
        rt_thread_startup(consumer_tid);

return 0;
}
/* 如果设置了RT_SAMPLES_AUTORUN，则加入到初始化线程中自动运行 */
#if defined (RT_SAMPLES_AUTORUN) && defined(RT_USING_COMPONENTS_INIT)
    INIT_APP_EXPORT(semaphore_producer_consumer_init);
#endif
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(semaphore_producer_consumer_init, producer_consumer sample);

```