目录
生产者消费者模式
转载：https://blog.csdn.net/u011109589/article/details/80519863
简介
在实际的软件开发过程中，经常会碰到如下场景：某个模块负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的，可以是类、函数、线程、进程等）。产生数据的模块，就形象地称为生产者；而处理数据的模块，就称为消费者。
单单抽象出生产者和消费者，还够不上是生产者／消费者模式。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据。大概的结构如下图。
为了不至于太抽象，我们举一个寄信的例子（虽说这年头寄信已经不时兴，但这个例子还是比较贴切的）。假设你要寄一封平信，大致过程如下：
1、你把信写好——相当于生产者制造数据
2、你把信放入邮筒——相当于生产者把数据放入缓冲区
3、邮递员把信从邮筒取出——相当于消费者把数据取出缓冲区
4、邮递员把信拿去邮局做相应的处理——相当于消费者处理数据
可能有同学会问了：这个缓冲区有什么用捏？为什么不让生产者直接调用消费者的某个函数，直接把数据传递过去？搞出这么一个缓冲区作甚？
其实这里面是大有讲究的，大概有如下一些好处。
解耦
假设生产者和消费者分别是两个类。如果让生产者直接调用消费者的某个方法，那么生产者对于消费者就会产生依赖（也就是耦合）。将来如果消费者的代码发生变化，可能会影响到生产者。而如果两者都依赖于某个缓冲区，两者之间不直接依赖，耦合也就相应降低了。
接着上述的例子，如果不使用邮筒（也就是缓冲区），你必须得把信直接交给邮递员。有同学会说，直接给邮递员不是挺简单的嘛？其实不简单，你必须得认识谁是邮递员，才能把信给他（光凭身上穿的制服，万一有人假冒，就惨了）。这就产生和你和邮递员之间的依赖（相当于生产者和消费者的强耦合）。万一哪天邮递员换人了，你还要重新认识一下（相当于消费者变化导致修改生产者代码）。而邮筒相对来说比较固定，你依赖它的成本就比较低（相当于和缓冲区之间的弱耦合）。
◇支持并发（concurrency）
生产者直接调用消费者的某个方法，还有另一个弊端。由于函数调用是同步的（或者叫阻塞的），在消费者的方法没有返回之前，生产者只好一直等在那边。万一消费者处理数据很慢，生产者就会白白糟蹋大好时光。
使用了生产者／消费者模式之后，生产者和消费者可以是两个独立的并发主体（常见并发类型有进程和线程两种，后面的帖子会讲两种并发类型下的应用）。生产者把制造出来的数据往缓冲区一丢，就可以再去生产下一个数据。基本上不用依赖消费者的处理速度。
其实当初这个模式，主要就是用来处理并发问题的。
从寄信的例子来看。如果没有邮筒，你得拿着信傻站在路口等邮递员过来收（相当于生产者阻塞）；又或者邮递员得挨家挨户问，谁要寄信（相当于消费者轮询）。不管是哪种方法，都挺土的。
◇支持忙闲不均
缓冲区还有另一个好处。如果制造数据的速度时快时慢，缓冲区的好处就体现出来了。当数据制造快的时候，消费者来不及处理，未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。等生产者的制造速度慢下来，消费者再慢慢处理掉。
为了充分复用，我们再拿寄信的例子来说事。假设邮递员一次只能带走1000封信。万一某次碰上情人节（也可能是圣诞节）送贺卡，需要寄出去的信超过1000封，这时候邮筒这个缓冲区就派上用场了。邮递员把来不及带走的信暂存在邮筒中，等下次过来时再拿走。
费了这么多口水，希望原先不太了解生产者／消费者模式的同学能够明白它是怎么一回事。接下来说说数据单元。
何谓数据单元捏？简单地说，每次生产者放到缓冲区的，就是一个数据单元；每次消费者从缓冲区取出的，也是一个数据单元。对于前一个帖子中寄信的例子，我们可以把每一封单独的信件看成是一个数据单元。
不过光这么介绍，太过于简单，无助于大伙儿分析出这玩意儿。所以，后面咱们来看一下数据单元需要具备哪些特性。搞明白这些特性之后，就容易从复杂的业务逻辑中分析出适合做数据单元的东西了。
手册选读
https://doc.qt.io/qt-5/qsemaphore.html#details
信号量是互斥量的概括。尽管互斥锁只能被锁定一次，但是有可能多次获取信号量。信号量通常用于保护一定数量的相同资源。
信号量支持两个基本操作，acquire()和release()
main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include <QSemaphore>
#include <QThread>
#include <stdio.h>
const int DataSize = 1000;
const int BufferSize = 80;
int buffer[BufferSize];//生产者向buffer中写入数据，消费者读取前者的数据，可以减少信号量带来的开销
QSemaphore freeBytes(BufferSize);//控制被生产者填充的缓冲区部分
QSemaphore usedBytes(0); //控制可被消费者读取的缓冲区部分
//生产者
class Producer:public QThread{
public:
Producer();
void run();
};
void Producer::run(){
for(int i=0;i<DataSize;i++){
freeBytes.acquire();//获取空闲的数据单元
buffer[i%BufferSize]=(i%BufferSize);//使用当前缓冲区单元序号填写这个缓冲区单元
usedBytes.release();//释放资源
}
}
Producer::Producer(){
}
//消费者
class Consumer:public QThread{
public:
Consumer();
void run();
};
void Consumer::run(){
for(int i=0;i<DataSize;i++){
usedBytes.acquire();//消费者获取可被读取的数据单元
fprintf(stderr,"%d",buffer[i%BufferSize]);//当消费者成功获取数据单元,打印下来
if(i%16==0&&i!=0){
fprintf(stderr,"\n");
}
freeBytes.release();//释放其数据单元供给下次生产者填充
}
fprintf(stderr,"\n");
}
Consumer::Consumer(){
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Producer producer;
Consumer consumer;
//启动消费者和生产者的线程
producer.start();
consumer.start();
//等待消费者执行完毕后退出
producer.wait();
consumer.wait();
return a.exec();
}
.pro
QT += core
QT -= gui
CONFIG += c++11
TARGET = Semaphore
CONFIG += console
CONFIG -= app_bundle
TEMPLATE = app
SOURCES += main.cpp
# The following define makes your compiler emit warnings if you use
# any feature of Qt which as been marked deprecated (the exact warnings
# depend on your compiler). Please consult the documentation of the
# deprecated API in order to know how to port your code away from it.
DEFINES += QT_DEPRECATED_WARNINGS
# You can also make your code fail to compile if you use deprecated APIs.
# In order to do so, uncomment the following line.
# You can also select to disable deprecated APIs only up to a certain version of Qt.
#DEFINES += QT_DISABLE_DEPRECATED_BEFORE=0x060000 # disables all the APIs deprecated before Qt 6.0.0
运行结果
