读者-写者问题

问题描述

读者写者.png

使用信号量进行解决

信号量

优先策略选择

优先策略

读者优先

semaphore ReaderWriterMutex = 1;    //实现读写互斥
int Rcount = 0;             //读者数量
semaphore CountMutex = 1;   //读者修改计数互斥

writer(){
    while(true){
        P(ReaderWriterMutex);
        write;
        V(ReaderWriterMutex);   
    }
    
}

reader(){
    while(true){
        P(CountMutex);
        if(Rcount == 0)     //当第一个读者进来时，阻塞写者
            P(ReaderWriterMutex);
        ++Rcount;
        V(CountMutex);

        read;

        P(CountMutex);
        --Rcount;
        if(Rcount == 0)
            V(ReaderWriterMutex);   //当最后一个读者离开后，释放写者
        V(CountMutex);
    }
}

上述方案为读者优先。因为当读者进行读取的时候，如果后面一直有读者进入，那么写者就会被阻塞，直到所有读者完成之后，写者才可以进行。

写者优先

semaphore ReaderWriterMutex = 1;    //实现读写互斥
int Rcount = 0;                //读者数量
semaphore CountMutex = 1;    //读者修改计数互斥
semaphore WriterMutex = 1;  //用于实现写者优先

writer(){
    while(true){
        P(WriterMutex); //无写进程时进入
        P(ReaderWriterMutex); //互斥访问共享文件
        write;
        V(ReaderWriterMutex);  //释放共享文件
        V(WriterMutex); //恢复对共享文件的访问
    }

}

reader(){
    while(true){
        P(WriterMutex); //无写进程时进入
        P(CountMutex);
        if(Rcount == 0)        //当第一个读者进来时，阻塞写者
            P(ReaderWriterMutex);
        ++Rcount;
        V(CountMutex);
        V(WriterMutex);//恢复对共享文件的访问

        read;

        P(CountMutex);
        --Rcount;
        if(Rcount == 0)
            V(ReaderWriterMutex);    //当最后一个读者离开后，释放写者
        V(CountMutex);
    }
}

上述方案为写者优先。设置一个WriterMutex信号量来实现优先读。我们可以看到，当有写者进入时，通过P(WriterMutex)阻塞了读者。

使用管程方法

int AR = 0; //表示正在读的读者
int AW = 0; //表示正在写的写者
int WR = 0; //表示正在等待的读者
int WW = 0; //表示正在等待的写者

Lock lock; 
Condition okToRead; //可以读取
Condition okToWrite; //可以写入

Database::Read(){
    //Wait until no writers;
    StartRead();
    read database;
    //check out - wake up waiting writers;
    DoneRead();
}


Database::StartRead(){
    lock.Acquire();
    //当存在写者，则阻塞读者
    while((AW + WW) > 0){
        WR ++;
        okToRead.Wait(&lock);
        WR --;
    }
    //读者进行读
    AR++;
    lock.Release();
}

Database::DoneRead(){
    lock.Acquire();
    //读者完成读
    AR --;
    //当正在读的读者都完成后，唤醒写者
    if(AR == 0 && WW > 0){
        okToWrite.signal();
    }
    lock.Release();
}




Database::Writer(){
    //Wait until no readers/writers;
    StartWrite();
    writer database;
    //check out - wake up waiting readers/writers;
    DoneWrite();
}

Database::StartWrite(){
    lock.Acquire();
    //若存在正在读的读者或正在等待的写者，则阻塞当前写者
    while((AR + AW) > 0){
        WW ++;
        okToWrite.Wait(&lock);
        WW --;
    }
    //进行写
    AW++
    lock.Release();
}


Database::DoneWrite(){
    lock.Acquire();
    //写完成
    AW --;
    //写者优先，若存在等待的写者，先唤醒等待的写者
    if(WW > 0){
        okToWrite.signal();
    } else if (WR > 0){
        okToRead.signal();
    }
    lock.Release();
}