20201321周慧琳

問題描述

有讀者和寫者兩個并發進程，共享一個文件，當兩個或以上的讀進程同時訪問共享數據時不會產生副作用，

但若某個寫進程和其他進程（讀進程或寫進程）同時訪問共享數據時則可能導致數據不一致的錯誤。因此要求：
1、允許多個讀者可以同時對文件進行讀操作；
2、只允許一個寫者往文件中寫信息；
3、任一寫者完成之前不允許其他讀者或寫者工作；
4、寫者執行寫操作前，應讓已有的讀者和寫者全部退出。

• 關系分析。由問題分析，讀者和寫者是互斥的，寫者和寫者也是互斥的，而讀者和讀者不存在互斥問題。

• 整理思路。兩個進程，即讀者和寫者。寫者是比較簡單的，它和任何進程互斥，用互斥信號量的P、V操作即可解決。讀者的問題比較復雜，它必須在實現與寫者互斥的同時，實現與其他讀者的同步，因此簡單的一對P、V操作是無法解決問題的。需要用到一個計時器，用來判斷當前是否有讀者讀文件。當有讀者讀文件時，寫者是無法寫文件的，此時讀者會一直占用文件，當沒有讀者時，寫者才可以寫文件。同時，不同的讀者對于計時器的訪問也應該是互斥的。

• 信號量設置。首先設置信號量readerCount為計數器，用于記錄當前讀者的數量，初值為0；設置mutex為互斥信號量，用于保護更新count變量時的互斥；設置互斥信號量rmutex,wmutex，用于保證讀者和寫者的互斥訪問。

讀者優先

初始化

寫者

讀者

寫者優先

初始化

讀者

寫者

代碼實現

#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);
        }
}

運行結果如下