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。

其大概关系如下图所示：

问题分析

• 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。

伪代码

• wait (num),num是目标参数，wait的作用是使其（信息量）减一。如果信息量>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。
• signal (num),num是目标参数，signal的作用是使其（信息量）加一。 如果信息量>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

semaphore rmutex = 1,wmutex;//互斥信号量，解决读者和写者之间的互斥信号量wmutex，为readerCount设置信号量rmutex；
int readerCount = 0;//读者数量readerCount全局变量（共享资源)
//编写读者进程的操作

void Reader(){
    do{
        wait(rmutex);//为readerCount设置的信号量
        if(readerCount == 0)//如果现在没有读者在读，就要开启读者-写者互斥锁，防止写者抢占了资源
        wait(wmutex);//解决读者写者互斥问题
        readerCount++;//读者数量加一
        signal(rmutex);//释放读者数量互斥资源
        //...
        //perform read operation;
        //操作一般要长时间，sleep(毫秒数）
        //...
        wait(rmutex);
        readercount--;
        if(readerCount == 0)
        signal(wmutex);//
        signal(rmutex);//如果没有读者在读了，就允许写者写了，这样就可以把互斥锁打开了。
    }while(TRUe);
}
 
//编写写者进程
void Writer(){//写者与任何进程互斥，简单的P、V操作即可实现
    do{
        wait(wmutex);//读者写者互斥冲突信号量
        //...
        //perform write operation
        //操作一般要长时间，sleep(毫秒数）模拟
        //...
        signal(wmutex);
    }while(TRUE);
}
 
void main(){
       cobegin()
        Reader();
        Writer();
       coend
}

伪代码描述

使用线程同步实现上述算法

对于线程，有以下流程：定义--创建初始化-线程运行函数--线程退出

对于信号量，有以下流程：定义--创建初始化--信号量wait和signal--信号量销毁

信号量为什么要销毁：因为要防止资源泄密，信号量是用来解决进程互斥资源共享冲突的，所以信号量的值可以表示当前某些进程之间共享资
源的使用情况，若不销毁，随后无意中改变了信号量的值，可能会导致进程间死锁现象。

对于一个进程，可以在该进程中创建多个线程，多个线程之间共享资源，资源申请就存在互斥关系，需要有锁的概念，信号量可以实现锁。

对于写者线程pthread_t writerTidp;定义了了该线程writerTidp，pthread_create(&writerTidp,NULL,writerThread,NULL) 创建了该线程，并指明线程函数入口是writerThread，该函数入口声明如下static void *writerThread(void *arg);

pthread_join() 函数声明在<pthread.h>头文件中，语法格式如下：

int pthread_join(pthread_t thread, void ** retval);

thread 参数用于指定接收哪个线程的返回值；retval 参数表示接收到的返回值，如果 thread 线程没有返回值，又或者我们不需要接收 thread 线程的返回值，可以将 retval 参数置为 NULL。

pthread_join() 函数会一直阻塞调用它的线程，直至目标线程执行结束（接收到目标线程的返回值），阻塞状态才会解除。如果 pthread_join() 函数成功等到了目标线程执行结束（成功获取到目标线程的返回值），返回值为数字 0；反之如果执行失败，函数会根据失败原因返回相应的非零值，每个非零值都对应着不同的宏，例如：

• EDEADLK：检测到线程发生了死锁。
• EINVAL：分为两种情况，要么目标线程本身不允许其它线程获取它的返回值，要么事先就已经有线程调用 pthread_join() 函数获取到了目标线程的返回值。
• ESRCH：找不到指定的 thread 线程。

原文地址：http://www.cnblogs.com/ssssspm/p/16862939.html