經典進程同步與互斥問題 讀者---寫者問題 1.問題描述 一個數據對象若被多個并發進程所共享，且其中一些進程只要求讀該數據對象的內容，而另一些 進程則要求寫操作，對此，把只想讀的進程稱為“讀者”，而把要求寫的進程稱為“寫者”。在 讀者--寫著問題中，任何時刻要求“寫者”最多只允許有一個，而讀者則允許有多個。因為多個 讀者的行為互不干擾，他們只是讀數據，而不改變數據對象的內容，而寫者則不同，他們要改變數據對象的內容，如果他們同時操作，則數據對象的內容將會改變的不可知。所以對共享資源的讀寫操作的限制條件是： 1>允許任意多的讀進程同時讀； 2>一次只允許一個寫進程寫操作； 3>如果有一個寫進程正在進行寫操作，禁止任何讀進程進行讀操作。 2.用信號量解決讀者--寫著問題 為了解決“寫著與寫著”和“寫著與第一個讀者”的互斥問題即可，為此引入互斥信號量Wmutex。 為了記錄誰是第一個讀者，可以用一個全局整型變量Rcount做一個計數器。而在解決問題的過程中，由于使用了全局變量Rcount，該變量又是一個臨界資源，對于他的訪問仍需互斥進行，所以需要 一個互斥信號量Rmutex。 3.思考問題 對于讀者---寫者問題，有以下三種策略。 1>讀者優先。即當讀者進行讀時，后續的寫者必須等待，直到所有的讀者均離開后，寫著才可進入。 2>寫者優先。即當一個寫者到來時，只有那些已經獲得授權允許讀的進程才允許完成他們的操作， 寫者之后到來的讀者將被推遲，直到寫者完成。在該策略中，如果有一個不可中斷的連續的寫者， 讀者進程會被無限期的推遲。 3>公平策略。以上兩種策略，讀者或寫進程中一個對一個有絕對的優先權，Hoare提出了一種更公平 的策略，由如下規則定義。 規則1:在一個讀序列中，如果有寫者在等待，那么就不允許有新的讀者開始執行。 規則2:在一個寫操作結束時，所有等待的讀者應該比下一個寫者有更高的優先權。 對于公平策略，又如何解決呢？

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#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include<stdlib.h> int Rcount=0,num=0; //被保護的全局變量 sem_t Wmutex,Rmutex,mutex; void* read1(void *arg) {sem_wait(&mutex);sem_wait(&Rmutex);//讀者到來if(Rcount==0){printf("第一個讀者到來\n");sem_wait(&Wmutex);}Rcount=Rcount+1;//讀者數目sem_post(&Rmutex);sem_post(&mutex);printf("線程%lu正在進行讀數據%d\n",pthread_self(),num);sleep(1);sem_wait(&Rmutex);//讀者閱讀結束Rcount=Rcount-1;if(Rcount==0)//所有的讀者閱讀結束 {sem_post(&Wmutex);printf("讀者全部退出\n");}sem_post(&Rmutex); }void* write1(void *arg) {sem_wait(&mutex);sem_wait(&Wmutex);num=num+1;printf("線程%lu正在進行寫數據%d\n",pthread_self(),num);sem_post(&Wmutex);sem_post(&mutex); } int main(int argc,char *argv[]) { int i=0;int j=3;pthread_t tid[5];sem_init(&Wmutex,0,1); sem_init(&Rmutex,0,1); sem_init(&mutex,0,1); while(i<=2){if((pthread_create(&tid[i],NULL,read1,NULL))!=0){printf("can't create pthread.\n");exit(0);}i++;}while(j<=4){if((pthread_create(&tid[j],NULL,write1,NULL))!=0){printf("can't create pthread.\n");exit(0);}j++;}for(i=0;i<5;i++)pthread_join(tid[i],NULL); sem_destroy(&Wmutex); sem_destroy(&Rmutex); printf("程序運行結束\n");return 0; } 寫者優先

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#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include<stdlib.h> int Rcount=0,num=0; //被保護的全局變量 sem_t Wmutex,Rmutex; void* read1(void *arg) {sem_wait(&Rmutex);//讀者到來if(Rcount==0){printf("第一個讀者到來\n");sem_wait(&Wmutex);}Rcount=Rcount+1;//讀者數目sem_post(&Rmutex);printf("線程%lu正在進行讀數據%d\n",pthread_self(),num);sleep(1);sem_wait(&Rmutex);//讀者閱讀結束Rcount=Rcount-1;if(Rcount==0)//所有的讀者閱讀結束 {sem_post(&Wmutex);printf("讀者全部退出\n");}sem_post(&Rmutex);}void* write1(void *arg) {sem_wait(&Wmutex);num=num+1;printf("線程%lu正在進行寫數據%d\n",pthread_self(),num);sem_post(&Wmutex); } int main(int argc,char *argv[]) { int i=0;int j=3;pthread_t tid[5];sem_init(&Wmutex,0,1); // 空閑的sem_init(&Rmutex,0,1); // 忙的while(i<=2){if((pthread_create(&tid[i],NULL,read1,NULL))!=0){printf("can't create pthread.\n");exit(0);}i++;}while(j<=4){if((pthread_create(&tid[j],NULL,write1,NULL))!=0){printf("can't create pthread.\n");exit(0);}j++;}for(i=0;i<5;i++)pthread_join(tid[i],NULL); sem_destroy(&Wmutex); sem_destroy(&Rmutex); printf("程序運行結束\n");return 0; } 讀者優先

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總結

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