一、问题描述

  有读者和写者两组并发进程，共享一个文件，当两个或两个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

• 允许多个读者可以同时对文件执行读操作;
• 只允许一个写者往文件中写信息;
• 任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作;
• 写者执行写操作前，应让已有的读者和写者全部退出。

  与消费者进程不同，读者进程在读数据后并不会将数据清空，并不会改变数据。因此多个读者可同时访问共享数据。

  读进程与写进程同时共享数据,可能导致读出的数据不一致的问题。

  两个写进程同时共享数据，可能导致数据错误覆盖的问题。

二、问题分析

1．关系分析

  找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步、互斥关系。
  两类进程：写进程、读进程
  互斥关系：写进程-写进程、写进程―读进程。读进程与读进程不存在互斥问题。

2．整理思路

  根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序
  写者进程和任何进程都互斥，设置一个互斥信号量 rw，在写者访问共享文件前后分别执行P、v操作。读者进程和写者进程也要互斥，因此读者访问共享文件前后也要对rw执行P、v操作。
  如果所有读者进程在访问共享文件之前都执行P(rw)操作，那么会导致各个读进程之间也无法同时访问文件。

3．设置信号量

  设置需要的信号量，并根据题目条件确定信号量初值。(互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少)

4.注意

读者写者问题的核心思想――怎么处理该问题呢?
  P(rw)和 v(rw)其实就是对共享文件的“加锁”和“解锁”。既然各个读进程需要同时访问，而读进程与写进程又必须互斥访问，那么我们可以让第一个访问文件的读进程“加锁”，让最后一个访问完文件的读进程“解锁”。可以设置一个整数变量count来记录当前有几个读进程在访问文件。

三、代码实现

1.代码

semaphore rw=1;  //用于实现对文件的互斥访问。表示当前是否有进程在访问共享文件
int count =0;  //记录当前有几个读进程在访问文件
semaphore mutex = 1;  //用于保证对count变量的互斥访问


writer (){
	while(1){
		P(rw);  //写之前“加锁”
		写文件...
		v (rw);  //写之后"解锁”
	}
}

reader {
	while(1）{
		P(mutex);  //各读进程互斥访问count
		if(count==0)
			P(rw) ;  //第一个读进程负责“加锁"
		count++;  //访问文件的读进程数+1
		v (mutex);
		读文件....
		P(mutex);   //各读进程互斥访问count
		count--;  //访问文件的读进程数-1
		if(count==O)
			v(rw);  //最后一个读进程负责"解锁”
		v(mutex);
	}
}

  若两个读进程并发执行，则两个读进程有可能先后执行P(rw)，从而使第二个读进程阻塞的情况。
  解决方法：出现上述问题的原因在于对count变量的检查和赋值无法一气呵成，因此可以设置另一个互斥信号量来保证各读进程对count的访问是互斥的。
  潜在的问题：只要有读进程还在读，写进程就要一直阻塞等待，可能“饿死”因此，这种算法中，读进程是优先的。

2.改进代码

semaphore rw=1;  //用于实现对文件的互斥访问
int count = 0;  //记录当前有几个读进程在访问文件
semaphore mutex = 1;  //用于保证对count变量的互斥访问
semaphore w = 1;  //用于实现“写优先”

writer {
	while(1）{
		P(w);
		P(rw);
		写文件…
		v(rw);
		v(w);
	}
}

reader (){
	while(1){
		P(w);
		P(mutex);
		if(count==0)
			P(rw);
		count++;
		v (mutex);
		v(w);
		读文件...
		P(mutex);
		count--;
		if(count==O )
			v(rw);
		v(mutex);
	}
}

分析以下并发执行P(w)的情况

• 读者1→读者2
• 写者1→写者2
• 写者1→读者1
• 读者1→写者1→读者2
• 写者1→读者1→写者2

  结论：在这种算法中，连续进入的多个读者可以同时读文件;写者和其他进程不能同时访问文件;写者不会饥饿，但也并不是真正的“写优先”，而是相对公平的先来先服务原则。有的书上把这种算法称为“读写公平法”。

四、总结

  读者-写者问题为我们解决复杂的互斥问题提供了一个参考思路。
  其核心思想在于设置了一个计数器count用来记录当前正在访问共享文件的读进程数。我们可以用count的值来判断当前进入的进程是否是第一个/最后一个读进程，从而做出不同的处理。
  另外，对 count变量的检查和赋值个能一气呵成导致了一些错误，如果需要实现“一气呵成”，自然应该想到用互斥信号量。