Produzent/Verbraucher

Definition

Wir betrachten zwei Prozesse, die „Produzent“ bzw. „Verbraucher“ genannt werden. Der Produzent ist ein zyklischer Prozess und jedes Mal, wenn er seinen Zyklus durchläuft, produziert er eine bestimmte Menge an Informationen, die vom Verbraucher verarbeitet werden müssen. Auch der Konsument ist ein zyklischer Prozess und kann jedes Mal, wenn er seinen Zyklus durchläuft, die nächste Information so verarbeiten, wie sie vom Produzenten produziert wurde. Ein einfaches Beispiel ist ein Rechenprozess, der als „Informationsteile“ Bilder von Lochkarten erzeugt, die von einer Lochkarte gestanzt werden, die die Rolle des Verbrauchers spielt.[1]

Erläuterung

Ein Produzent erstellt Elemente und speichert sie in einer Datenstruktur, während ein Verbraucher Elemente aus dieser Struktur entfernt und sie verarbeitet.

Wenn der Verbrauch größer die Produktion ist, leert sich der Puffer (Datenstruktur) und der Verbraucher hat nichts zu konsumieren
Wenn der Verbrauch geringer ist als die Produktion, füllt sich der Puffer und der Produzent kann keine weiteren Artikel hinzufügen. Dies ist ein klassisches Problem namens begrenzter Puffer.

Kontextualisierung des Problems

Angenommen, wir haben einen Produzenten, der eine E-Mail im Puffer veröffentlicht, und einen Verbraucher, der die E-Mail aus dem Puffer konsumiert und eine Nachricht anzeigt, die besagt, dass eine E-Mail mit dem neuen Zugangskennwort für die E-Mail gesendet wurde.

Gehen Sie zur Umsetzung

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strconv"
    "sync"
    "time"
)

type buffer struct {
    items []string
    mu    sync.Mutex
}

func (buff *buffer) add(item string) {
    buff.mu.Lock()
    defer buff.mu.Unlock()
    if len(buff.items) < 5 {
        buff.items = append(buff.items, item)
        // fmt.Println("Foi adicionado o item " + item)
    } else {
        fmt.Println("O Buffer não pode armazenar nenhum item mais está com a capacidade máxima")
        os.Exit(0)
    }
}

func (buff *buffer) get() string {
    buff.mu.Lock()
    defer buff.mu.Unlock()
    if len(buff.items) == 0 {
        return ""
    }
    target := buff.items[0]

    buff.items = buff.items[1:]
    return target
}

var wg sync.WaitGroup

func main() {
    buff := buffer{}
    wg.Add(2)

    go producer(&buff)
    go consumer(&buff)
    wg.Wait()
}

func producer(buff *buffer) {
    defer wg.Done()
    for index := 1; ; index++ {
        str := strconv.Itoa(index) + "@email.com"
        buff.add(str)
        time.Sleep(5 * time.Millisecond) // Adiciona um pequeno atraso para simular produção
    }
}

func consumer(buff *buffer) {
    defer wg.Done()
    for {
        data := buff.get()

        if data != "" {
            fmt.Println("Enviado um email com a nova senha de acesso para: " + data)
        }
    }
}

Erläuterung der Umsetzung

• Zuerst erstellen wir eine Struktur namens buffer, die ein Array von Zeichenfolgen namens items und einen Mutex-ähnlichen Kontrollmechanismus namens mu enthält, um den gleichzeitigen Zugriff zu verwalten.
• Wir haben zwei Funktionen: eine namens „add“, die grundsätzlich ein Element zum Puffer hinzufügt, solange Platz verfügbar ist, da die Pufferkapazität nur 5 Elemente beträgt; und ein weiterer Get-Aufruf, der, wenn Elemente im Puffer vorhanden sind, das erste Element zurückgibt und dieses Element aus dem Puffer entfernt.
• Der Produzent entnimmt im Grunde den Index aus der Schleife und verkettet ihn zu einer Zeichenfolge namens str, die den Index und eine fiktive E-Mail-Domäne enthält, und fügt ihn dem Puffer hinzu. Es wurde ein Zeitintervall hinzugefügt, um eine Verzögerung zu simulieren.
• Consumer fordert einen Artikel aus dem Puffer an, wenn er mindestens einen Artikel hat. Der Verbraucher zeigt dann eine Meldung auf dem Bildschirm an, die ihn darüber informiert, dass eine E-Mail mit dem neuen Zugangspasswort für das im Puffer veröffentlichte Element gesendet wurde.

Code-Link: https://github.com/jcelsocosta/race_condition/blob/main/producerconsumer/buffer/producerconsumer.go

Referenz

1. https://www.cs.utexas.edu/~EWD/transcriptions/EWD01xx/EWD123.html#4.1.%20Typical%20Uses%20of%20the%20General%20Semaphore.

Bibliographie

https://www.cin.ufpe.br/~cagf/if677/2015-2/slides/08_Concorrencia%20(Jorge).pdf

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