0 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：

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。
   

消费者进程是会改变数据的，而读进程不会改变数据，因此多个读者可以同时访问共享的数据。当读进程与写进程同时进行的话，可能导致读进程想读的那个数据被写进程新写的数据覆盖。如上方所示，读进程想读橙色方块的数据，但是橙色方块的数据被绿色方块覆盖掉了，所以无法读到原来的那些数据。所以写进程与读进程不能同时访问数据。而且当两个写进程同时进行数据的访问写入，会导致错误覆盖等一系列问题出现。

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。
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
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)

两类进程：写进程、读进程
互斥关系：写进程一写进程、写进程一读进程。读进程与读进程不存在互斥问题。
写者进程和任何进程都互斥，设置一个互斥信号量w，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w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(w)操作，那么会导致各个读进程之间也无法同时访问文件。

Key:读者写者问题的核心思想一一怎么处理该问题呢？

P(w)和V(w)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。

1 实现

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++;
		V(mutex);
		
		//读文件...

		P(mutex);
		
		count--; //访问文件的读进程数-1
		
		if (count == 0)
		{
			V(rw);//最后一个读进程负责“解锁”
		}
		V(mutex);
	}
}
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思考：若两个读进程并发执行，则两个读进程有可能先后执行P(w)，从而使第二个读进程阻塞的情况。

如何解决：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。

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。

2 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cout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cout变量的检查和赋值不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。
最后，还要认真体会我们是如何解决“写进程饥饿”问题的。
绝大多数的PV操作大题都可以用之前介绍的几种生产者-消费者问题的思想来解决，如果遇到更复杂的问题，可以想想能否用读者写者问题的这几个思想来解决。