生产者-消费者（producer-consumer）问题，也称作有界缓冲区（bounded-buffer）问题，两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区。
参考博客：https://blog.csdn.net/orientalcherry/article/details/2814811
为了跟踪缓冲区中的消息数目，需要一个变量 count。如果缓冲区最多存放 N 个消息，则生产者的代码会首先检查 count 是否达到 N，如果是，则生产者休眠；否则，生产者向缓冲区中放入一个消息，并增加 count 的值。
消费者的代码也与此类似，首先检测 count 是否为 0，如果是，则休眠；否则，从缓冲区中取出消息并递减 count 的值。同时，每个进程也需要检查是否需要唤醒另一个进程。代码可能如下：// 缓冲区大小#define N 100 int count = 0; // 跟踪缓冲区的记录数/* 生产者进程 */void procedure(void){ int item; // 缓冲区中的数据项 while(true) // 无限循环 { item = produce_item(); // 产生下一个数据项 if (count == N) // 如果缓冲区满了，进行休眠 { sleep(); } insert_item(item); // 将新数据项放入缓冲区 count = count + 1; // 计数器加 1 if (count == 1) // 表明插入之前为空， { // 消费者等待 wakeup(consumer); // 唤醒消费者 } }}/* 消费者进程 */void consumer(void){ int item; // 缓冲区中的数据项 while(true) // 无限循环 { if (count == 0) // 如果缓冲区为空，进入休眠 { sleep(); } item = remove_item(); // 从缓冲区中取出一个数据项 count = count - 1; // 计数器减 1 if (count == N -1) // 缓冲区有空槽 { // 唤醒生产者 wakeup(producer); } consume_item(item); // 打印出数据项 }}看上去很美，哪里出了问题，这里对 count 的访问是有可能出现竞争条件的：缓冲区为空，消费者刚刚读取 count 的值为 0，而此时调度程序决定暂停消费者并启动执行生产者。生产者向缓冲区中加入一个数据项，count 加 1。现在 count 的值变成了 1.它推断刚才 count 为 0，所以此时消费者一定在休眠，于是生产者开始调用 wakeup(consumer) 来唤醒消费者。但是，此时消费者在逻辑上并没有休眠，所以 wakeup 信号就丢失了。当消费者下次运行时，它将测试先前读到的 count 值，发现为 0（注意，其实这个时刻 count 已经为 1 了），于是开始休眠（逻辑上）。而生产者下次运行的时候，count 会继续递增，并且不会唤醒 consumer 了，所以迟早会填满缓冲区的，然后生产者也休眠，这样两个进程就都永远的休眠下去了。1，使用信号量解决生产者-消费者问题
信号量是 E.W.Dijkstra 提出，一个信号量的取值可以为 0（表示没有保存下来的唤醒操作）或者为正值（表示有一个或多个唤醒操作）。并且设立了两种操作：down 和 up（分别为一般化后的 sleep 和 wakeup，其实也是一般教科书上说的 P/V 向量）。对一个信号量执行 down 操作，表示检查其值是否大于 0，如果该值大于 0，则将其值减 1（即用掉一个保存的唤醒信号）并继续；如果为 0，则进程休眠，而且此时 down 操作并未结束。另外，就是检查数值，修改变量值以及可能发生的休眠操作都作为单一的，不可分割的 原子操作 来完成。下面开始考虑用信号量来解决生产者-消费者问题了，不过在此之前，再次分析一下这个问题的本质会更清晰点：问题的实质在于发给一个（尚）未休眠进程（如上的消费者进程在只判断了 count == 0 后即被调度出来，还未休眠）的 wakeup 信号丢失（如上的生产者进程在判断了 count == 1 后以为消费者进程休眠，而唤醒它）了。如果它没有丢失，则一切都会很好。#define N 100 // 缓冲区中的槽数目typedef int semaphore; // 信号量一般被定义为特殊的整型数据semaphore mutex = 1; // 控制对临界区的访问semaphore empty = N; // 计数缓冲区中的空槽数目semaphore full = 0; // 计数缓冲区中的满槽数目/* 生产者进程 */void proceducer(void){ int item; while(1) { item = procedure_item(); // 生成数据 down(&empty); // 将空槽数目减 1，empty的初始值为N,生产一个减一，这样减到0，就说明生产了N个产品，进程睡眠 down(&mutex); // 进入临界区 insert_item(item); // 将新数据放入缓冲区 up(&mutex); // 离开临界区 up(&full); // 将满槽的数目加 1，full的初始值为0，生产一个+1 }}/* 消费者进程 */void consumer(voi){ int item; while(1) { down(&full); // 将满槽数目减 1，判断共享区域内是否有值，为0则进入睡眠，不为0则+1 down(&mutex); // 进入临界区 item = remove_item(); // 从缓冲区中取出数据项 up(&mutex); // 离开临界区 up(&empty); // 将空槽数目加 1 consumer_item(item); // 处理数据项 }}2，使用消息传递解决生产者-消费者问题这种 IPC 方式使用两条原语 send 和 receive，也是系统调用。如：send(dest, &msg) // 将消息 msg 发送到目标（进程）dest 中receive(src, &msg) // 接收由 src 过来的 msg,如果没有消息可用，则可能阻塞接收者消息传递系统会面临位于网络中不同机器上的通信进程的情形，所以会更加的复杂。如：消息可能被网络丢失，一般使用确认（ACK）消息。如果发送方在一定的时间段内没有收到确认消息，则重发消息。如果消息本身被正确接收，但是返回的 ACK 消息丢失，发送方则重发消息，这样接收方就会收到两份同样的消息。一般使用在每条原始消息的头部嵌入一个连续的序号来解决这个问题。另外，消息传递系统还需要解决进程命名的问题，在 send 和 receive 系统调用中指定的进程必须没有二义性的。还有其他的一些问题，如性能问题，身份认证等等，不过那个就会扯多了，还是看看如果解决这个生产者-消费者的问题吧：#define N 100 // 缓冲区中的槽数目/* 生产者进程 */void proceducer(void){ int item; message msg; // 消息缓冲区 while(1) { item = procedure_item(); // 生成数据 receive(consumer, &msg); // 等待消费者发送空的缓冲区 build_msg(&msg, item); // 创建待发送消息 send(consumer, &msg); // 发送数据项给消费者 }}/* 消费者进程 */void consumer(voi){ int item, i; message msg; for(i=0; i<N; i++) send(producer, &msg); // 发送给生产者 N 个空缓冲区 while(1) { receive(producer, &msg); // 接收包含数据项的消息 item = extract_item(&msg); // 解析消息，并组装成数据项 send(proceduer, &msg); // 然后又将空缓冲区发送回生产者 consumer_item(item); // 处理数据项 }}
MFC下的例子：
结果如下：100个苹果，10个生产者线程，10个消费者线程
在Dlg.h中声明的变量：
public: CListBox m_Prolstbox; CListBox m_conlstbox; int apple; CRITICAL_SECTION m_cs; HANDLE m_semaphore; HANDLE m_event; queue AppleQueue; static unsigned _stdcall ThreadPro( void * lpvoid); static unsigned _stdcall ThreadCon( void * lpvoid); afx_msg void OnBnClickedButton1();
在构造函数中：（有关窗口控件的初始化不在构造函数中进行，因为构造函数执行时，窗口还没创建出来）
apple = 100; InitializeCriticalSection(&m_cs); m_semaphore = CreateSemaphore(0,0,10,0); m_event = CreateEvent(0,TRUE,FALSE,0);
在初始化函数：CProducerDlg::OnInitDialog()
for(int i = 0; i < 10; i ++) { _beginthreadex(NULL,0,&ThreadPro,this,0,0); } for(int i = 0; i < 10; i ++) { _beginthreadex(NULL,0,&ThreadCon,this,0,0); } 生产者线程运行函数：
unsigned _stdcall CProducerDlg::ThreadPro( void * lpvoid){ CProducerDlg* pthis = (CProducerDlg*)lpvoid; CString str; WaitForSingleObject(pthis->m_event , INFINITE); while(1) { if(pthis->apple <= 0) break; EnterCriticalSection(&pthis->m_cs); if(pthis->apple > 0) { pthis->apple--; str.Format(_T("生产%d苹果"),pthis->apple); pthis->AppleQueue.push(pthis->apple); ReleaseSemaphore(pthis->m_semaphore,1,0); } LeaveCriticalSection(&pthis->m_cs); pthis->m_Prolstbox.AddString(str); } return 0;} 消费者线程运行函数：
unsigned _stdcall CProducerDlg::ThreadCon( void * lpvoid){ CProducerDlg* pthis = (CProducerDlg*)lpvoid; CString str; while(1) { WaitForSingleObject(pthis->m_semaphore,INFINITE); EnterCriticalSection(&pthis->m_cs); str.Format(_T("消费%d苹果"),pthis->AppleQueue.front()); pthis->AppleQueue.pop(); LeaveCriticalSection(&pthis->m_cs); pthis->m_conlstbox.AddString(str); } return 0;}