C - 生产者/消费者死锁问题

Question

我正在尝试在有界缓冲区中使用生产者/消费者线程。缓冲区长度为 5。我有 1 个互斥体和 2 个信号量，空信号量从缓冲区大小开始，满信号量从 0 开始。

当我在最后没有 sleep() 的情况下运行代码时，它会不断生成直到缓冲区完全充满，消耗直到它为空，所以输出看起来像这样：

Placed 1 in the buffer at position 0.
Placed 2 in the buffer at position 1.
Placed 3 in the buffer at position 2.
Placed 4 in the buffer at position 3.
Placed 5 in the buffer at position 4.
The buffer now contains 0 at position 0.
The buffer now contains 0 at position 1.
The buffer now contains 0 at position 2.
The buffer now contains 0 at position 3.
The buffer now contains 0 at position 4.

但是，当我最后使用 sleep() 运行时，它打印出：

Placed 1 in the buffer at position 0.
The buffer now contains 0 at position 0.

然后它似乎锁定了，但我不是真的确定它为什么会这样，无论是否有睡眠。有什么建议吗？我的主要方法本质上只是进行一些声明，然后创建 1 个线程来生产和 1 个线程来使用，这些方法如下。

void *producer()
{
        int k = 0; //producer index
        while (1)
        {
                sem_wait(&empty);
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                buffer[k] = k+1;
                sem_post(&full);
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                printf("Placed %d in the buffer at position %d.\n", buffer[k], k);
                k = (k + 1) % BUFFER_SIZE;
                sleep(rand() * 10);
        }
}

void *consumer()
{
        int j = 0;   //consumer index
        while(1)
        {
                sem_wait(&full);
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                buffer[j] = 0;
                sem_post(&empty);
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                printf("The buffer now contains %d at position %d.\n", buffer[j], j);
                j = (j + 1) % BUFFER_SIZE;
                sleep(rand() * 10);

        }
}

Answer 1

sleep() 的参数是休眠的秒数。 rand() 返回 0 到 RAND_MAX 之间的整数（通常为 32767 或 2³¹-1），当您将其乘以 10 时，您可以得到我们的睡眠时间长得离谱。你并没有陷入僵局，只是睡了很长时间。

Answer 2

我不知道这是否是死锁的原因，但您必须小心 sem_t 函数，它们容易受到中断，特别是由于 IO 和类似的事情。

永远不要忽略系统函数的返回。在这里，您必须检查返回结果，然后检查 errno 是否为 EINTR。

然后，我不知道您是否被迫使用sem_t，但我认为这里更自然的是使用pthread_cond_t。无论如何，你有一个互斥体，所以这会更容易适合。 pthread_cond_t 作为 pthread_mutex_t 函数永远不会被中断。

Answer 3

你知道为什么当我不包括 sleep 时，它总是以块的形式生成和消耗，而不是每隔一个块吗？

这可能是因为每个线程给出的大约 30 毫秒的时间片足以满足让生产者在上下文切换有机会发生之前生产出所有内容。

Answer 4

我假设你的两个线程具有相同的优先级？这是在一台具有多核的机器上还是只有一个核的机器上？仅发出信号量信号不会抢占当前线程，因此当前线程预计会继续运行，直到其切片到期。

另外，我肯定会在向互斥体发出信号之前解锁互斥体。