簡述

生產者將數據寫入緩沖區，直到它到達緩沖區的末尾，此時，它將從開始位置重新啟動，覆蓋現有數據。消費者線程讀取數據并將其寫入標準錯誤。

Semaphore（信號量） 比 mutex（互斥量）有一個更高級的并發性。如果緩沖區的訪問由一個 QMutex 把守，當生產者線程訪問緩沖區時，消費者線程將無法訪問。然而，有兩個線程同一時間訪問不同的緩沖區是沒有害處的。

示例包括兩個類：Producer 和 Consumer，均繼承自 QThread。循環緩沖區用于這兩個類之間的溝通，信號量用于保護全局變量。

另一種實現“生產者 - 消費者”模式的方案是使用 QWaitCondition 和 QMutex - Qt之線程同步（生產者消費者模式 - QWaitCondition）

• 簡述
• 全局變量
• Producer
• Consumer
• main 函數
• 更多參考

全局變量

首先，一起來看循環緩沖區和相關的信號量：

const int DataSize = 100000;const int BufferSize = 8192; char buffer[BufferSize];QSemaphore freeBytes(BufferSize); QSemaphore usedBytes;

DataSize 是生產者將生成的數據數量，為了讓示例盡可能地簡單，把它定義為一個常數。BufferSize 是循環緩沖區的大小，小于 DataSize，這意味著在某一時刻生產者將達到緩沖區的末尾，會從開始位置重新啟動。

要同步生產者和消費者，需要兩個信號量。freeBytes 信號量用于控制緩沖區的 "free" 區域（生產者尚未填充數據，或消費者已經讀取的區域）。usedBytes 信號量用于控制緩沖區的 "used" 區域（生產者已經填充數據，但消費者尚未讀取的區域）。

總之，這些信號量確保生產者不會先于消費者超過 BufferSize 的大小，而消費者永遠不會讀取生產者尚未生成的數據。

freeBytes 信號量用 BufferSize 來初始化，因為最初整個緩沖區是空的。usedBytes 信號量初始化為 0（默認值，如果未指定）。

Producer

Producer 類的代碼如下：

class Producer : public QThread { public:void run() Q_DECL_OVERRIDE{qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {freeBytes.acquire();buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];usedBytes.release();}} };

生產者生成 DataSize 字節的數據。在往循環緩沖區寫入一個字節之前，它必須使用 freeBytes 信號量來獲得一個 "free" 字節。如果消費者沒有與生產者保持著同樣的速度，QSemaphore::acquire() 調用可能會阻塞。

最后，生產者使用 usedBytes 信號量釋放一個字節。該 "free" 字節已成功轉化為一個 "used" 字節，準備好供消費者讀取。

Consumer

現在轉向 Consumer 類：

class Consumer : public QThread {Q_OBJECT public:void run() Q_DECL_OVERRIDE{for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {usedBytes.acquire();fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);freeBytes.release();}fprintf(stderr, "\n");}signals:void stringConsumed(const QString &text);protected:bool finish; };

代碼非常類似于生產者，不同的是，獲得 "used" 字節并釋放一個 "free" 字節，而非相反。

main() 函數

在 main() 函數中，我們創建兩個線程，并調用 QThread::wait()，以確保在退出之前，這兩個線程有時間完成。

int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);Producer producer;Consumer consumer;producer.start();consumer.start();producer.wait();consumer.wait();return 0; }

當運行這個程序時，會發生什么呢？

最初，生產者是唯一一個可以做任何事情的線程，消費者阻塞并等待 usedBytes 信號量的釋放（available() 初始數是 0）。一旦生產者把一個字節放入緩沖區，freeBytes.available() 就會變為 BufferSize - 1，并且 usedBytes.available() 變為 1。這時，可能發生兩件事：要么消費者線程接管和讀取字節，要么生產者開始生成第二個字節。

此示例中提出的“生產者 - 消費者”模式，適用于編寫高并發多線程應用。在多處理器計算機中，程序可能比基于 mutex 的方案快達兩倍之多，因為兩個線程可以同一時間在緩沖區的不同部分處于激活狀態。

要知道，這些好處并不總能實現，獲取和釋放一個 QSemaphore 是需要成本的。在實踐中，可能需要把緩沖區分為塊，并針對塊操作而非單個字節。緩沖區的大小也是一個必須仔細選擇的參數，需要基于實驗。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Qt之线程同步（生产者消费者模式 - QSemaphore）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。