线程同步-读者写者问题（多线程）

问题描述

有读者和写者两个并发进程，共享一个文件，当两个或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进行读操作；
2、只允许一个写者往文件中写信息；
3、任一写者完成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。

• 关系分析。由问题分析，读者和写者是互斥的，写者和写者也是互斥的，而读者和读者不存在互斥问题。

• 整理思路。两个进程，即读者和写者。写者是比较简单的，它和任何进程互斥，用互斥信号量的P、V操作即可解决。读者的问题比较复杂，它必须在实现与写者互斥的同时，实现与其他读者的同步，因此简单的一对P、V操作是无法解决问题的。需要用到一个计时器，用来判断当前是否有读者读文件。当有读者读文件时，写者是无法写文件的，此时读者会一直占用文件，当没有读者时，写者才可以写文件。同时，不同的读者对于计时器的访问也应该是互斥的。

• 信号量设置。首先设置信号量readerCount为计数器，用于记录当前读者的数量，初值为0；设置mutex为互斥信号量，用于保护更新count变量时的互斥；设置互斥信号量rmutex,wmutex，用于保证读者和写者的互斥访问。

读者优先

初始化

写者

读者

写者优先

初始化

读者

写者

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
 
sem_t rmutex,wmutex;
static void *readerThread(void *arg);
static void *reader3Thread(void *arg);
static void *reader2Thread(void *arg);
static void *writerThread(void *arg);
int readcount = 0;
int n = 0;
int nowLen = 1;
char contentArticle[10][100];
int main(){
 
	pthread_t readerTidp,writerTidp,reader3Tidp,reader2Tidp;
	void *retval;
	
	if(sem_init(&rmutex,0,1)==-1||sem_init(&wmutex,0,1)==-1){
		printf("sem_init error\n");
		return -1;
	}//init semaphore
 
	if(pthread_create(&readerTidp,NULL,readerThread,NULL) !=0||pthread_create(&writerTidp,NULL,writerThread,NULL) !=0||pthread_create(&reader3Tidp,NULL,reader3Thread,NULL) !=0||pthread_create(&reader2Tidp,NULL,reader2Thread,NULL) !=0){
		printf("pthread_create error\n");
		return -2;
	}//init pthread
 
	pthread_join(readerTidp,&retval);
	pthread_join(reader3Tidp,&retval);
	pthread_join(reader2Tidp,&retval);
	pthread_join(writerTidp,&retval);
 
	sem_destroy(&rmutex);
	sem_destroy(&wmutex);
	return 0;
}
 
static void *readerThread(void *arg){
	for(int i = 0;i < 10;i++)
	{
		sem_wait(&rmutex);
		if(readcount == 0)sem_wait(&wmutex);
		readcount = readcount+1;
		sem_post(&rmutex);
	
		//read operatiom
		printf("\n\nI'm reader first Reader thread :...the global variable  n equals to %d\n",n);
		for(int j = 0;j < nowLen-1;j++)
		{
			for(int k = 0;k < 26;k++)
				printf("%c",contentArticle[j][k]);
			printf("\n");
		}
			printf("now the count 0f reader is %d\n",readcount);
		printf("now the length 0f content is %d\n",nowLen-1);
		sleep(5);
 
		sem_wait(&rmutex);
		readcount = readcount-1;
		if(readcount == 0)sem_post(&wmutex);
		sem_post(&rmutex);
		sleep(1);
	}
}
 
static void *reader3Thread(void *arg){
        for(int i = 0;i < 10;i++)
        {
                sem_wait(&rmutex);
                if(readcount == 0)sem_wait(&wmutex);
                readcount = readcount+1;
                sem_post(&rmutex);
 
                //read operatiom
                printf("\n\nI'm reader third  Reader thread :...the global variable  n equals to %d\n",n);
		for(int j = 0;j < nowLen-1;j++)
                {
                      for(int k = 0;k < 26;k++)
                                printf("%c",contentArticle[j][k]);
                        printf("\n");
                }
                printf("now the count 0f reader is %d\n",readcount);
                printf("now the length 0f content is %d\n",nowLen-1);
 
		sleep(5);
                sem_wait(&rmutex);
                readcount = readcount-1;
                if(readcount == 0)sem_post(&wmutex);
                sem_post(&rmutex);
                sleep(8);
        }
}
 
 
static void *reader2Thread(void *arg){
        for(int i = 0;i < 10;i++)
        {
                sem_wait(&rmutex);
                if(readcount == 0)sem_wait(&wmutex);
                readcount = readcount+1;
                sem_post(&rmutex);
 
                //read operatiom
                printf("\n\nI'm reader second Reader thread :...the global variable  n equals to %d\n",n);
		for(int j = 0;j < nowLen-1;j++)
              {
                        for(int k = 0;k < 26;k++)
                                printf("%c",contentArticle[j][k]);
                        printf("\n");
                }
 
                printf("now the count 0f reader is %d\n",readcount);
                printf("now the length 0f content is %d\n",nowLen-1);
 
 
                sem_wait(&rmutex);
                readcount = readcount-1;
                if(readcount == 0)sem_post(&wmutex);
                sem_post(&rmutex);
                sleep(4);
        }
}
 
 
 
static void *writerThread(void *arg){
        for(int i = 0;i < 10;i++)
        {
                sem_wait(&wmutex);
              
	       	//writer operation 
	       	n = n+1;
		for(int k = 0;k < 26;k++)
		contentArticle[nowLen-1][k] = 'z'-k;
		nowLen++;
		printf("\n\nWriter thread :writing opration the global variable  n equals to  %d \n",n);
                sleep(2);
	       	sem_post(&wmutex);
                sleep(3);
        }
}

运行结果如下