LabVIEW程序設(shè)計模式(五)—生產(chǎn)者/消費者模式(4)
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如圖 37所示，將整個過程與供水系統(tǒng)進(jìn)行類比，在數(shù)據(jù)產(chǎn)生/采集端（供水局）產(chǎn)生數(shù)據(jù)后，并不直接向終端用戶供水，因為前者產(chǎn)生水的速率與后者消耗水的速率并不相同。此時需要建造蓄水池將供水局產(chǎn)生的水放入到蓄水池中，同理獲取的數(shù)據(jù)也放入該緩沖區(qū)中。當(dāng)終端用戶需要用水時，直接從蓄水池中獲取就可以了，同理在進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和分析時直接從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中獲取就可以了。
圖 37 生產(chǎn)者/消費者模型
當(dāng)然，上面的模型也會存在一個問題：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/蓄水池的容量？假定供水局不停地產(chǎn)生自來水，而終端用戶卻不消耗水，這樣便會導(dǎo)致蓄水池裝滿而溢出。反之當(dāng)終端用戶耗水量太大時，導(dǎo)致沒有水可用。LabVIEW中的隊列函數(shù)提供了一種很好的方式規(guī)避了這個問題，由于隊列中的元素是“先進(jìn)先出”的，因此確保了接收到的數(shù)據(jù)是有序的。在LabVIEW的隊列操作中（入列和出列函數(shù)），提供了timeout選項以處理數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的溢出或不足。當(dāng)數(shù)據(jù)溢出時，入列函數(shù)（數(shù)據(jù)進(jìn)入隊列）將停止發(fā)送數(shù)據(jù)（處于等待狀態(tài)），直到緩沖區(qū)存在數(shù)據(jù)空間或者達(dá)到了timeout設(shè)置的時間；而當(dāng)數(shù)據(jù)不足時，出列函數(shù)（數(shù)據(jù)流出隊列）將停止接收數(shù)據(jù)（處于等到狀態(tài)），直到緩沖區(qū)進(jìn)入了新的數(shù)據(jù)或者達(dá)到了timeout設(shè)置的時間。
【應(yīng)用6】
本例將演示生產(chǎn)者/消費者循環(huán)的一些基本特性和隊列操作的特點。如圖 38所示，生產(chǎn)者與消費者之間傳遞的數(shù)據(jù)是一個連續(xù)的sine波形，二者靠大小為20個點的緩沖區(qū)連接。右下角是“停止”按鈕，用戶控制程序的停止執(zhí)行。例程提供了操作方式控件控制生產(chǎn)者和消費者的數(shù)據(jù)傳遞速率，包含五種狀態(tài)：不生產(chǎn)，只消費、生成快于消費、生成速率等于消費速率、生成慢于消費、只生產(chǎn)，不消費。
圖 38 生產(chǎn)者/消費者例程的前面板
圖 39所示為生產(chǎn)者/消費者例程的背面板，代碼由3個循環(huán)組成，依上而下分別是生產(chǎn)者循環(huán)（產(chǎn)生sine數(shù)據(jù)）、消費者循環(huán)（獲取sine數(shù)據(jù)）和狀態(tài)循環(huán)（獲得緩存區(qū)中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量）。例程假定正常的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的速率是延時50ms，當(dāng)需要某一段的速率減慢時需要將循環(huán)的延時設(shè)置為100ms。
例程將入列和出列函數(shù)的timeout設(shè)置為-1，表示如果沒有滿足條件進(jìn)行入列和出列操作，循環(huán)將處于持續(xù)等待狀態(tài)。在新建隊列時，設(shè)置了緩沖區(qū)的大小是20個元素（圖中的紅色圓圈內(nèi)）。最下面的循環(huán)是為了實時查看隊列緩沖區(qū)中存儲的元素數(shù)量。
圖 39 生產(chǎn)者/消費者例程的背面板
運行該VI，默認(rèn)的操作方式是“生產(chǎn)速率等于消費速率”，從圖 40中可以看出生產(chǎn)者循環(huán)和消費者循環(huán)的數(shù)據(jù)是同步的，此時緩沖區(qū)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，也就是說產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都被實時地消耗了。
圖 40 生產(chǎn)速率等于消費速率
如果再將操作方式設(shè)置為“生成快于消費”，可以看出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)將逐漸變滿并保持為20個元素。此時生產(chǎn)者的波形將會比消費者多20個數(shù)據(jù)點（這些點保存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中），如圖 41所示。
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