读者写者问题

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问题描述：有读者和写者两组并发进程，共享一个文件。

分析：当多个读进程共同访问时不会出现问题(读进程与消费者不一样，读进程不会讲数据清空，并不会改变数据)，但写进程和其他进程(读进程或者写进程)同时访问时会出现问题，比如一边写一遍读，我这边刚写完，你又来写；因此有如下要求

1 允许多个读者共同访问共享文件的数据

2 只允许一个写者往文件里写

3 任一写者未完成写操作时，不允许任何读者或写者进入

4 写者进入写操作前，应让已有的读者和写者退出

分析：

都是互斥关系：读进程-写进程，写进程-写进程，读进程-读进程必须要互斥

因为写进程要和任一进程都互斥，因此设置一个rw的互斥信号量，在写进程前后分别用P,V操作，因为读进程与写进程也互斥，因此我也得在读进程前后也分别用P,V操作，那么这个时候如果我已经有一个读进程在读了，我另一个读进程也想读，就会被P操作这一步阻塞，这违背了读进程-读进程不互斥。接下来就是读者写者的核心问题了—用count来控制，我们可以把P，V操作分别理解为加锁和解锁，那我第二个读进程再想进就不应该再加锁了，应该跳过这一步直接往下去读，因此这个时候的解决方法就是用count去判断是第几个读进程想进去，然后跳过加锁过程。

实现自己和自己不互斥，自己和别人互斥，考虑用count计数器

代码实现

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semaphore rw = 1;
int count = 0;
writer(){
    while(1){
        P(rw);
        写文件;
        V(rw);
    }
}
reader(){
    while(1){
        if(count==0){
           P(rw);
        }
        count++;
        读文件；
        count--;
        if(count==0){
            V(rw);
            // 如果是最后一个读进程，需解锁
        }
    }
}

但是如果第一个读进程进行完P操作之后还没进入共享文件就切换到了第二个读进程，这时count仍为0，那第二个读进程也要进行P操作，但这时他就要被阻塞了，因此上面的方法还是不行，那问题出在哪，显然是因为检查和改变count没有一气呵成，那解决一气呵成问题应该很自然的想到用互斥的方法，因此我们应该再加一个互斥信号量mutex，让进程在每次进行检查和改变count值得时候都P,V操作一下

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reader(){
    while(1){
        P(mutex)
        if(count==0){
           P(rw);
        }
        count++;
        V(mutex)
        读文件；
        P(mutex);
        count--;
        if(count==0){
            V(rw);
        }
        V(mutex);
    }

这个时候第一个读者在进行P(rw)和count++是一起呵成的，他不完成这两步然后V(mutex),第二个读进程只能一直被阻塞，等他完成了，第二个读进程进来因为此时count已经是1了，因此第二个读进程直接count++，接着往下走就行了。至此，关于互斥的操作就都完成了

但是如果有很多读进程都在读，那写进程就要一直等，这样就造成了饥饿，也就是读进程优先，那解决这个问题我们可以再加一个互斥信号量w

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semaphore rw = 1;
semaphore mutex = 1;
semaphore w = 1;
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==0){
            V(rw);
        }
        V(mutex);
}

我们来验证下可不可以

读者1->读者2：读者以进来后w=0,mutex=0,rw=0,count=1;在没有进行V操作之前，读者2被阻塞，进行V操作之后读进程可以跳过P(rw)正常向下，也就是即实现了一气呵成，又满足读者进程和读者进程不互斥

写者1->写者2：这个与上面的类似，很好证明成立

写者1->读者1：当写者没写完，w永远是0，读者会被阻塞在P(w)，反之亦然，因而读者和写者之间互斥成立

读者1->写者1->读者2： 在读者1一直走一直走到V(w)这一步后，之前被阻塞的写者1才能被唤醒，只要写者没写完进行V(w)，读者2就一直被阻塞

写者1->读者1->写者2： 在写者V(w)后，第一个唤醒的是读者1，读者1V(rw)之后，写者2被唤醒

根据上面的验证我们发现这样完全可行，不会读进程一进来就畅行无阻，阻塞写进程，不会造成谁优先谁饥饿，是一种公平的状态

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