Napajs demo-单个生产者/消费者

生产者/消费者问题

也叫缓存绑定问题（bounded- buffer），是一个经典的、多进程同步问题。

单生产者和单消费者

即有两个进程：一组生产者进程和一组消费者进程共享一个初始为空、固定大小为n的缓存（缓冲区）。生产者的工作是制造一段数据，只有缓冲区没满时，生产者才能把消息放入到缓冲区，否则必须等待，如此反复; 同时，只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出消息，一次消费一段数据（即将其从缓存中移出），否则必须等待。由于缓冲区是临界资源，它只允许一个生产者放入消息，或者一个消费者从中取出消息。

问题的核心是：

1.要保证不让生产者在缓存还是满的时候仍然要向内写数据;

2.不让消费者试图从空的缓存中取出数据。

生产者和消费者对缓冲区互斥访问是互斥关系，同时生产者和消费者又是一个相互协作的关系，只有生产者生产之后，消费者才能消费，他们也是同步关系。

解决思路：

对于生产者，如果缓存是满的就去睡觉。消费者从缓存中取走数据后就叫醒生产者，让它再次将缓存填满。若消费者发现缓存是空的，就去睡觉了。下一轮中生产者将数据写入后就叫醒消费者。

不完善的解决方案会造成“死锁”，即两个进程都在“睡觉”等着对方来“唤醒”。

只有生产者和消费者两个进程，正好是这两个进程存在着互斥关系和同步关系。那么需要解决的是互斥和同步PV操作的位置。使用“进程间通信”，semaphore就可以解决唤醒的问题：

我们使用了两个信号标：full
和 empty 。信号量mutex作为互斥信号量，它用于控制互斥访问缓冲池，互斥信号量初值为 1；信号量 full 用于记录当前缓冲池中“满”缓冲区数，初值为0。信号量 empty 用于记录当前缓冲池中“空”缓冲区数，初值为n。新的数据添加到缓存中后，full 在增加，而 empty 则减少。如果生产者试图在 empty 为0时减少其值，生产者就会被“催眠”。下一轮中有数据被消费掉时，empty就会增加，生产者就会被“唤醒”。

伪代码：

semaphore mutex=1; //临界区互斥信号量
semaphore empty=n;  //空闲缓冲区
semaphore full=0;  //缓冲区初始化为空
producer ()//生产者进程
{
while(1)
{
produce an item in nextp;  //生产数据
P(empty);  //获取空缓冲区单元
P(mutex);  //进入临界区.
add nextp to buffer;  //将数据放入缓冲区
V(mutex);  //离开临界区,释放互斥信号量
V(full);  //满缓冲区数加1
}
}

consumer ()//消费者进程
{
while(1)
{
P(full);  //获取满缓冲区单元
P(mutex);  // 进入临界区
remove an item from buffer;  //从缓冲区中取出数据
V (mutex);  //离开临界区，释放互斥信号量
V (empty) ;  //空缓冲区数加1
consume the item;  //消费数据
}
}

该类问题要注意对缓冲区大小为n的处理，当缓冲区中有空时便可对empty变量执行P 操作，一旦取走一个产品便要执行V操作以释放空闲区。对empty和full变量的P操作必须放在对mutex的P操作之前。

以上内容来自简书

作者：穹蓝奥义

链接：http://www.jianshu.com/p/b16296e9ac85

來源：简书

JavaScript实现单生产者和单消费者问题

使用napajs的来实现单生产者和单消费者问题

先使用npm安装napajs

npm install napajs

代码：（提醒：在定义需要broadcast和execute的方法时，使用function的定义方式）

let napa = require('napajs');

/**
* producer 和 consumer 两个zone（也就是两个进程）
*/
let producer = napa.zone.create('producer', { workers: 1 });
let consumer = napa.zone.create('consumer', { workers: 1 });

let store = napa.store.create('store1');
store.set('mutex', true);
store.set('empty', 2);
store.set('full', 0);
store.set('list', '');

function sleep(time) {
return new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, time));
}

/**
* 生产
*/
function produce() {
while (1) {
while (store.get('empty') === 0) {
sleep(1000);
}
store.set('empty', store.get('empty') - 1);
while (!store.get('mutex')) {
sleep(1000);
}
store.set('mutex', false);
console.log('produce a product');
let list = '';
list = store.get('list') + '1';
store.set('list', list);
console.log('add to buffer');
store.set('mutex', true);
store.set('full', store.get('full') + 1);
}
}

/**
* 消费
*/
function consume() {
while (1) {
while (store.get('full') === 0) {
sleep(1000);
}
store.set('full', store.get('full') - 1);
while (!store.get('mutex')) {
sleep(1000);
}
store.set('mutex', false);
let list = store.get('list');
list = list.substr(1);
store.set('list', list);
console.log('get a product from buffer');
store.set('mutex', true);
store.set('empty', store.get('empty') + 1);
console.log('consume a product');
}

}

let mainProcess = () => {
let code = 'let napa = require("napajs");\n' +
'  let store = napa.store.get(\'store1\');';
producer.broadcast(code)
.then(() => {
console.log('producer broadcast success');
}).catch(error => {
console.log(error);
});
consumer.broadcast(code)
.then(() => {
console.log('consumer broadcast success');
}).catch(error => {
console.log(error);
});
producer.broadcast(sleep.toString());
consumer.broadcast(sleep.toString());
producer.broadcast(produce.toString());
consumer.broadcast(consume.toString());
producer.execute('', 'produce')
.then((result) => {
console.log('producer execute,' + result.value);
})
.catch((error) => {
console.log(error);
});
consumer.execute('', 'consume')
.then((result) => {
console.log('consumer execute,' + result.value);
})
.catch((error) => {
console.log(error);
});
};
mainProcess();

输出

"F:\WebStorm\WebStorm 2017.2.2\bin\runnerw.exe" F:\nodejs\node.exe F:\WebStorm\practices\jsDoc-demo\producerConsumer.js
produce a product
add to buffer
produce a product
add to buffer
get a product from buffer
consume a product
produce a product
get a product from buffer
add to buffer
consume a product
produce a product
add to buffer
get a product from buffer
consume a product
produce a product
add to buffer
get a product from buffer
consume a product
produce a product
add to buffer
get a product from buffer
consume a product
produce a product
get a product from buffer
add to buffer
....