操作系统OS，Python - 生产者消费者模型

1. 缓冲区(此处用阻塞队列充当)，解决消费者和生产者强耦合问题。（生产者和消费者不直接通信）

2. 通过平衡生产者线程和消费者线程，来提高程序整体处理数据速度。

3. 在并发编程中该模式能解决大多数并发问题。

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4. 例子1. 生产者生产一次，每个消费者消费一次

import threading
import queue
import time

def producer():
    for i in range(10):
        q.put("饺子 %s" % i )

    print("开始等待所有的饺子被取走...")
    #把操作队列的线程join到生产者线程，待这些线程结束后，生产者线程再往下执行。
    q.join()
    print("所有的饺子被取完了...")

def consumer(n):

    while q.qsize() >0:
        print("%s 取到" %n  , q.get())
        q.task_done()
        time.sleep(1)

q = queue.Queue()

p1 = threading.Thread(target=producer,)
p1.start()

p2 = threading.Thread(target=consumer, args=('Allen1',))
p2.start()

p3 = threading.Thread(target=consumer, args=('Allen2',))
p3.start()

5. 例子2. 生产者和消费者动态生成或者消费

知识点：

1. 临界区（加锁解锁）
2. 缓冲区（本例为阻塞队列）
3. 生产者，消费者同步

import time,random
import queue,threading

#缓冲区用阻塞队列实现
q = queue.Queue()
#临界区指的是一个访问共用资源（例如：共用设备或是共用存储器）的程序片段，而这些共用资源又无法同时被多个线程访问的特性
#生成全局锁，对缓冲区这个共享资源（临界资源）进行加锁解锁操作
lock = threading.Lock()

def Producer(name):
    """
        生产者在0-3秒内动态生产饺子
    """
    count = 1
    global lock

    while True:
        time.sleep(random.randrange(3))
        #生产者线程进入临界区
        #修改缓冲区前加锁
        lock.acquire()
        #缓冲区满，生产者线程阻塞，虽然此处的缓冲区（队列）没有设置maxsize
        q.put(count, block=True)
        print('Producer %s produced 1 jiaozi, has produced %s jiaozi...%i jiaozi left' %(name, count, q.qsize()))
        count +=1
        lock.release()
        #生产者线程退出临界区

def Consumer(name):
    """
        消费者在0-4秒内动态消费饺子
    """
    count = 1
    global lock

    while True:
        time.sleep(random.randrange(4))
        #消费者线程进入临界区
        lock.acquire()

        if not q.empty():
            #缓冲区为空，消费者线程阻塞,虽然此处的缓冲区（队列）没有设置maxsize
            q.get(block=True)           

            print('\033[32;1mConsumer %s took 1 jiaozi, has taken %s jiaozi...%i jiaozi left\033[0m' %(name, count, q.qsize()))
            count += 1
        lock.release()
        #消费者线程退出临界区 

if __name__ == '__main__':
    p1 = threading.Thread(target=Producer, args=('p1',))
    p2 = threading.Thread(target=Producer, args=('p2',))
    c1 = threading.Thread(target=Consumer, args=('c1',))
    c2 = threading.Thread(target=Consumer, args=('c2',))
    p1.start()
    p2.start()
    c1.start()
    c2.start()