读者写者是一个非常著名的同步问题。读者写者问题描述非常简单，有一个写者很多读者，多个读者可以同时读文件，但写者在写文件时不允许有读者在读文件，同样有读者在读文件时写者也不去能写文件。
问题描述
有读者和写者两组并发进程，共享一个文件，当两个或以上的读进程同时访问共享数据时不会产生副作用，但若某个写进程和其他进程（读进程或写进程）同时访问共享数据时则可能导致数据不一致的错误。因此要求：①允许多个读者可以同时对文件执行读操作；②只允许一个写者往文件中写信息；③任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作；④写者执行写操作前，应让已有的读者和写者全部退出。问题分析
1) 关系分析。由题目分析读者和写者是互斥的，写者和写者也是互斥的，而读者和读者不存在互斥问题。2) 整理思路。两个进程，即读者和写者。写者是比较简单的，它和任何进程互斥，用互斥信号量的P操作、V操作即可解决。读者的问题比较复杂，它必须实现与写者互斥的同时还要实现与其他读者的同步，因此，仅仅简单的一对P操作、V操作是无法解决的。那么，在这里用到了一个计数器，用它来判断当前是否有读者读文件。当有读者的时候写者是无法写文件的，此时读者会一直占用文件，当没有读者的时候写者才可以写文件。同时这里不同读者对计数器的访问也应该是互斥的。
3) 信号量设置。首先设置信号量count为计数器，用来记录当前读者数量，初值为0; 设置mutex为互斥信号量，用于保护更新count变量时的互斥；设置互斥信号量rw用于保证读者和写者的互斥访问。
读者优先算法
- int count=0; //用于记录当前的读者数量
- semaphore mutex=1; //用于保护更新count变量时的互斥
- semaphore rw=1; //用于保证读者和写者互斥地访问文件
- writer () { //写者进程
- while (1){
- P(rw); // 互斥访问共享文件
- Writing; //写入
- V(rw) ; //释放共享文件
- }
- }
- reader () { // 读者进程
- while(1){
- P (mutex) ; //互斥访问count变量
- if (count==0) //当第一个读进程读共享文件时
- P(rw); //阻止写进程写
- count++; //读者计数器加1
- V (mutex) ; //释放互斥变量count
- reading; //读取
- P (mutex) ; //互斥访问count变量
- count--; //读者计数器减1
- if (count==0) //当最后一个读进程读完共享文件
- V(rw) ; //允许写进程写
- V (mutex) ; //释放互斥变量 count
- }
- }
在上面的算法中，读进程是优先的，也就是说，当存在读进程时，写操作将被延迟，并且只要有一个读进程活跃，随后而来的读进程都将被允许访问文件。这样的方式下，会导致写进程可能长时间等待，且存在写进程“饿死”的情况。
如果希望写进程优先，即当有读进程正在读共享文件时，有写进程请求访问，这时应禁止后续读进程的请求，等待到已在共享文件的读进程执行完毕则立即让写进程执行，只有在无写进程执行的情况下才允许读进程再次运行。为此，增加一个信号量并且在上面的程序中 writer()和reader()函数中各增加一对PV操作，就可以得到写进程优先的解决程序。
写者优先算法
- int count = 0; //用于记录当前的读者数量
- semaphore mutex = 1; //用于保护更新count变量时的互斥
- semaphore rw=1; //用于保证读者和写者互斥地访问文件
- semaphore w=1; //用于实现“写优先”
- writer(){
- while(1){
- P(w); //在无写进程请求时进入
- P(rw); //互斥访问共享文件
- writing; //写入
- V(rw); // 释放共享文件
- V(w) ; //恢复对共享支件的访问
- }
- }
- reader () { //读者进程
- while (1){
- P (w) ; // 在无写进程请求时进入
- P (mutex); // 互斥访问count变量
- if (count==0) //当第一个读进程读共享文件时
- P(rw); //阻止写进程写
- count++; //读者计数器加1
- V (mutex) ; //释放互斥变量count
- V(w); //恢复对共享文件的访问
- reading; //读取
- P (mutex) ; //互斥访问count变量
- count--; //读者计数器减1
- if (count==0) //当最后一个读进程读完共享文件
- V(rw); //允许写进程写
- V (mutex); //释放互斥变量count
- }
- }
读者-写者问题 写者优先与公平竞争
多进程对共享资源互斥访问及进程同步的经典问题
设有一文件F，多个并发读进程和写进程都要访问，要求：
(1)读写互斥
(2)写写互斥
(3)允许多个读进程同时访问
采用记录型信号量机制解决
较常见的写法：
semaphore fmutex = 1 , rdcntmutex = 1 ;
// fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
int
readcount = 0 ;
void
reader()
{
while
( 1 )
{
P(rdcntmutex);
if
( readcount==0)
P(fmutex);
readcount = readcount + 1 ;
V(rdcntmutex);
// Do read operation
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1 ;
if
( readcount==0)
V(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void
writer()
{
while
( 1 )
{
P(fmutex);
// Do write operation
V(fmutex);
}
}
读进程只要看到有其他读进程正在访问文件，就可以继续作读访问；写进程必须等待所有读进程都不访问时才能写文件，即使写进程可能比一些读进程更早提出申请。所以以上解法实际是 读者优先 的解法。如果在读访问非常频繁的场合，有可能造成写进程一直无法访问文件的局面....
为了解决以上问题，需要提高写进程的优先级。这里另增加一个排队信号量：queue。读写进程访问文件前都要在此信号量上排队，通过区别对待读写进程便可达到提高写进程优先级的目的。另外再增加一个 writecount 以记录提出写访问申请和正在写的进程总数：
semaphore fmutex = 1 , rdcntmutex = 1 , wtcntmutex = 1 , queue = 1 ;
// fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
// wtcntmutex --> access to writecount
int
readcount = 0 ,writecount = 0 ;
void
reader()
{
while
( 1 )
{
P(queue);
//申请队列信号
P(rdcntmutex);
//修改readcount，互斥
if
( readcount==0)
P(fmutex);
//access to file 互斥
readcount = readcount + 1 ;
V(rdcntmutex);
//释放
V(queue);
//释放
// Do read operation
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1 ;
if
( readcount==0)
V(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void
writer()
{
while
( 1 )
{
P(wtcntmutex);
if
( writecount==0)
P(queue);
writecount = writecount + 1 ;
V(wtcntmutex);
P(fmutex);
// Do write operation
V(fmutex);
P(wtcntmutex);
writecount = writecount - 1 ;
if
( writecount==0)
V(queue);
V(wtcntmutex);
}
}
每个读进程最开始都要申请一下 queue 信号量，之后在真正做读操作前即让出(使得写进程可以随时申请到 queue)。而只有第一个写进程需要申请 queue，之后就一直占着不放了，直到所有写进程都完成后才让出。等于只要有写进程提出申请就禁止读进程排队，变相提高了写进程的优先级。
通过类似思想即可实现读写进程的公平竞争：
semaphore fmutex=1, rdcntmutex=1, queue=1;
//fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
int readcount = 0;
void reader(){
while(1){
P(queue);
P(rdcntmutex);
if(0 == readcount)
//fmutex --> access to file; rdcntmutex --> access to readcount
int readcount = 0;
void reader(){
while(1){
P(queue);
P(rdcntmutex);
if(0 == readcount)
P(fmutex);
readcount = readcount + 1;
V(rdcntmutex);
V(queue);
//Do read operation ...
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1;
if(0 == readcount)
readcount = readcount + 1;
V(rdcntmutex);
V(queue);
//Do read operation ...
P(rdcntmutex);
readcount = readcount - 1;
if(0 == readcount)
V(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void writer(){
while(1){
P(queue);
P(fmutex);
V(rdcntmutex);
}
}
void writer(){
while(1){
P(queue);
P(fmutex);
V(queue);
//Do write operation ...
V(fmutex);
//Do write operation ...
V(fmutex);
}
}
}
读进程没变，写进程变成在每次写操作前都要等待 queue 信号量。
课本上一般只会写第一种解法吧。看了后两种方法即可发现，在第一个解法中，fmutex 信号量实际是双重身份，首先实现对文件的互斥访问，其次起到了和后面排队信号量 queue 相同的作用，只不过在那种排序下只能是读者优先。如果直接看过后两种解法，应该会有更清楚的理解吧。
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