简述

生产者将数据写入缓冲区，直到它到达缓冲区的末尾，此时，它将从开始位置重新启动，覆盖现有数据。消费者线程读取数据并将其写入标准错误。

Semaphore（信号量）比 mutex（互斥量）有一个更高级的并发性。如果缓冲区的访问由一个 QMutex 把守，当生产者线程访问缓冲区时，消费者线程将无法访问。然而，有两个线程同一时间访问不同的缓冲区是没有害处的。

示例包括两个类：Producer 和 Consumer，均继承自 QThread。循环缓冲区用于这两个类之间的沟通，信号量用于保护全局变量。

另一种实现“生产者 - 消费者”模式的方案是使用 QWaitCondition 和 QMutex - Qt之线程同步（生产者消费者模式 - QWaitCondition）

简述
全局变量
Producer
Consumer
main 函数
更多参考

全局变量

首先，一起来看循环缓冲区和相关的信号量：

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

DataSize 是生产者将生成的数据数量，为了让示例尽可能地简单，把它定义为一个常数。BufferSize 是循环缓冲区的大小，小于 DataSize，这意味着在某一时刻生产者将达到缓冲区的末尾，会从开始位置重新启动。

要同步生产者和消费者，需要两个信号量。freeBytes 信号量用于控制缓冲区的 "free" 区域（生产者尚未填充数据，或消费者已经读取的区域）。usedBytes 信号量用于控制缓冲区的 "used" 区域（生产者已经填充数据，但消费者尚未读取的区域）。

总之，这些信号量确保生产者不会先于消费者超过 BufferSize 的大小，而消费者永远不会读取生产者尚未生成的数据。

freeBytes 信号量用 BufferSize 来初始化，因为最初整个缓冲区是空的。usedBytes 信号量初始化为 0（默认值，如果未指定）。

Producer

Producer 类的代码如下：

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();}}
};

生产者生成 DataSize 字节的数据。在往循环缓冲区写入一个字节之前，它必须使用 freeBytes 信号量来获得一个 "free" 字节。如果消费者没有与生产者保持着同样的速度，QSemaphore::acquire() 调用可能会阻塞。

最后，生产者使用 usedBytes 信号量释放一个字节。该 "free" 字节已成功转化为一个 "used" 字节，准备好供消费者读取。

Consumer

现在转向 Consumer 类：

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;
};

代码非常类似于生产者，不同的是，获得 "used" 字节并释放一个 "free" 字节，而非相反。

main() 函数

在 main() 函数中，我们创建两个线程，并调用 QThread::wait()，以确保在退出之前，这两个线程有时间完成。

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

当运行这个程序时，会发生什么呢？

最初，生产者是唯一一个可以做任何事情的线程，消费者阻塞并等待 usedBytes 信号量的释放（available() 初始数是 0）。一旦生产者把一个字节放入缓冲区，freeBytes.available() 就会变为 BufferSize - 1，并且 usedBytes.available() 变为 1。这时，可能发生两件事：要么消费者线程接管和读取字节，要么生产者开始生成第二个字节。

此示例中提出的“生产者 - 消费者”模式，适用于编写高并发多线程应用。在多处理器计算机中，程序可能比基于 mutex 的方案快达两倍之多，因为两个线程可以同一时间在缓冲区的不同部分处于激活状态。

要知道，这些好处并不总能实现，获取和释放一个 QSemaphore 是需要成本的。在实践中，可能需要把缓冲区分为块，并针对块操作而非单个字节。缓冲区的大小也是一个必须仔细选择的参数，需要基于实验。

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Qt之线程同步（生产者消费者模式 - QSemaphore）

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全局变量

Producer

Consumer

main() 函数

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