简述

生产者将数据写入缓冲区，直到它到达缓冲区的末尾，这时，它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。

Wait condition（等待条件）比单独使用 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，两个线程同时访问不同的缓冲区是没有害处的。

示例包含两个类：Producer 和 Consumer，均继承自 QThread。循环缓冲区用于两个类之间的沟通，同步工具用于保护全局变量。

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

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同步工具：

const int DataSize = 100000;const int BufferSize = 8192;
char buffer[BufferSize];QWaitCondition bufferNotEmpty;
QWaitCondition bufferNotFull;
QMutex mutex;
int numUsedBytes = 0;

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，并从开始位置重新启动。

要同步生产者和消费者，需要两个 wait 条件和一个 mutex。当生产者生成一些数据时，bufferNotEmpty 条件被发射，告诉消费者可以读取它了；当消费者读取一些数据时，bufferNotFull 条件被发射，告诉生产者生成更多的数据。numUsedBytes 为缓冲区中所包含数据的字节数。

总之，wait 条件、mutex、和 numUsedBytes 计数器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。

Producer

Producer 类的代码如下：

class Producer : public QThread
{
public:Producer(QObject *parent = NULL) : QThread(parent){}void run() Q_DECL_OVERRIDE{qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {mutex.lock();if (numUsedBytes == BufferSize)bufferNotFull.wait(&mutex);mutex.unlock();buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];mutex.lock();++numUsedBytes;bufferNotEmpty.wakeAll();mutex.unlock();}}
};

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，它必须先检测缓冲区是否已满（例如，numUsedBytes 等于 BufferSize），如果缓冲区满了，线程就会在 bufferNotFull 条件上等待。

最后，生产者增加 numUsedBytes，并且标志 bufferNotEmpty 条件为 true，从而 numUsedBytes 必然大于 0，

我们使用一个 mutex 保护 numUsedBytes 变量的所有访问。此外，QWaitCondition::wait() 函数接受一个 mutex 作为其参数。当线程被置于休眠状态之前，该 mutex 被解锁；当线程被唤醒，该 mutex 被锁定。此外，为了防止竞争条件发生，从锁定状态到等待状态的过渡具有原子性。

Consumer

现在转向 Consumer 类：

class Consumer : public QThread
{Q_OBJECT
public:Consumer(QObject *parent = NULL) : QThread(parent){}void run() Q_DECL_OVERRIDE{for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {mutex.lock();if (numUsedBytes == 0)bufferNotEmpty.wait(&mutex);mutex.unlock();fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);mutex.lock();--numUsedBytes;bufferNotFull.wakeAll();mutex.unlock();}fprintf(stderr, "\n");}signals:void stringConsumed(const QString &text);
};

代码非常类似于生产者，在读取字节之前，需要先检查缓冲区是否为空（numUsedBytes 为 0），而非它是否为已满。并且，当它为空时，等待 bufferNotEmpty 条件。在读取字节后，减小 numUsedBytes （而非增加），并标志 bufferNotFull 条件（而非 bufferNotEmpty 条件）。

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 bufferNotEmpty 条件被发射（numUsedBytes 是 0）。一旦生产者把一个字节放入缓冲区，numUsedBytes 就会变为 BufferSize - 1，并且 bufferNotEmpty 条件被发射。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，加锁和解锁一个 QMutex 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 - QWaitCondition）

简述

全局变量

Producer

Consumer

main() 函数

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