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读写者问题
问题描述
问题分析
进程互斥问题三部曲
读者写者算法实现
一、找进程——确定进程关系
二、找主营业务
三、找同步约束
a.互斥
b.资源
c.配额
理发店问题
问题描述
问题分析
进程互斥问题三部曲
理发店问题算法实现
一、找进程——确定进程关系
二、找主营业务
三、找同步约束
a.资源
b.互斥
c.配额
总结
读写者问题
问题描述
有一个许多进程共享的数据区。有一些只读取这个数据区的进程（Reader）和一些只往数据区写数据的进程(Writer)。现在要写一个程序，保证这些进程的运行是安全的。
问题分析
分析问题可以发现以下这些要点：
1、读者进程彼此可以同时访问共享数据区
2、读者和写者进程不可以同时访问共享数据区
3、写者进程彼此不可以同时访问共享数据区
进程互斥问题三部曲
任何进程互斥（PV问题）都可以按照以下三步思考（来源：山东大学高晓程老师）
一、找进程——确定进程关系
二、找主营业务——抛开互斥，确定每个进程的主要任务
三、找同步约束
- 互斥
- 资源（计数信号量、空闲空间信号量等）
- 限额
读者写者算法实现
接下来，我们按照上面三部曲的思路来实现这个PV经典算法
一、找进程——确定进程关系
进程有两类：1、读者进程；2、写者进程
进程关系如下：
1、读者写者是互斥的
2、写者之间是互斥的
3、读者之间不是互斥的
二、找主营业务
读者进程的主营业务就是：读取reading
写者进程的主营业务就是：写入writing
（此时不考虑任何同步约束~~）
代码如下：
//写者进程
writer(){while(1){writing;}
}//读者进程
reader(){while(1){reading;}
}三、找同步约束
a.互斥
互斥约束：1、找到临界区；2、互斥变量紧贴临界区
在上面程序的基础上增加互斥约束，如下：
//写者进程
writer(){while(1){wait(rwmutex);writing;signal(rwmutex);}
}//读者进程
reader(){while(1){wait(mutex);if(count==0){wait(rwmutex);}count++;signal(mutex);reading;wait(mutex);count--;if(count==0)signal(rwmutex);signal(mutex);}
}关键点：
1、读者可以一起读取文件，但是读者和写者不能一起访问资源区。这表明如果没有读者访问，此时有一个读者想要访问资源区，他需要和写者竞争这个资源。一旦这个读者开始读取后，其他读者可以直接读取，不需要互斥访问。———需要一个读者和写者之间的互斥量rwmutex。
2、 由于只有第一个读者需要去竞争rwmutex，所以需要一个格外的变量count去记录目前有几个读者。
3、又由于count变量对于多个读者进程来说又是共享的变量（临界区），所以需要另外一个互斥量mutex去约束读者进程对count变量的访问
b.资源
资源视角主要包括有界缓存问题的计数信号量、先后执行问题的同步信号量等。本题显然没有这两个信号量的约束，所以这边资源视角没有新的代码修改。
但是资源视角是一个万能视角，我们可以从资源视角来看上面的互斥：
1、rwmutex是访问资源，第一个读者进程需要和众多写者进程去竞争。只有竞争成功才可以进一步操作
2、对count的访问也是一种读者进程间的访问资源，只有每个读者进程竞争到了这个资源，才可以访问count变量，对变量进行修改
c.配额
配额仅仅在特殊的进程互斥问题上才需要考虑，本题中并没有对配额进行限制。后续有遇到配额约束，我们再展开说说。
理发店问题
问题描述
理发店里有一位理发师、一把理发椅和 n 把供等候理发的顾客坐的椅子。如果没有顾客，理发师便在理发椅上睡觉；当一个顾客到来时，它必须叫醒理发师；如果理发师正在理发时又有顾客来到，那么，如果有空椅子可坐，顾客就坐下来等待，否则就离开理发店。
问题分析
1、只有n把顾客坐的等待椅子，一旦椅子满了，新顾客就离开
2、理发椅子只有一个
3、没有客人理发师就睡觉，客人来了理发师才理发
进程互斥问题三部曲
任何进程互斥（PV问题）都可以按照以下三步思考（来源：山东大学高晓程老师）
一、找进程——确定进程关系
二、找主营业务——抛开互斥，确定每个进程的主要任务
三、找同步约束
- 互斥
- 资源（计数信号量、空闲空间信号量等）
- 限额
理发店问题算法实现
一、找进程——确定进程关系
两个进程：1、理发师进程；2、顾客进程
1、理发师和顾客进程存在先后关系，顾客来了理发师才理发
2、顾客进程之间存在互斥关系，理发椅只有一张
3、顾客进程存在上限，一旦超过上限便不再添加
二、找主营业务
理发师：叫号+理发
顾客：取号+被理发
//理发师进程
Server(){while(1){叫号;理发;
}//顾客进程
Customer(){while(1){取号;被理发;
}三、找同步约束
a.资源
顾客来了，给理发师释放一个资源；理发师理完发，给顾客们释放一种资源。所以这里需要两个资源customer、server：
//默认先对信号量操作，再进行实际操作
//理发师进程
Server(){while(1){wait(customer);叫号; //减少一个顾客数，访问临界区signal(server);理发;
}//顾客进程
Customer(){while(1){取号; //增加一个顾客数(可能失败，所以signal在后面），访问临界区signal(customer);wait(server)被理发;
}只有n把顾客坐的等待椅子，一旦椅子满了，新顾客就离开。所以这里需要共享变量waiting，来记录等待的顾客数目：
//默认先对信号量操作，再进行实际操作
//理发师进程
Server(){while(1){wait(customer);叫号; //减少一个顾客数，访问临界区waiting--; //减少一个等待顾客数，访问临界区signal(server);理发;
}//顾客进程
Customer(){while(1){if(waiting<n){取号; //增加一个顾客数(可能失败，所以signal在后面），访问临界区signal(customer);wait(server)被理发;}else{离店;}
}b.互斥
对所有临界区的变量加上互斥锁
//默认先对信号量操作，再进行实际操作
//理发师进程
Server(){while(1){wait(customer);wait(mutex);叫号; //减少一个顾客数，访问临界区waiting--; //减少一个等待顾客数，访问临界区signal(mutex);signal(server);理发;}
}//顾客进程
Customer(){while(1){wait(mutex); //这个wait同样也是保护if语句，所以在后面else结束if语句时也需要signalif(waiting<n){取号; //增加一个顾客数(可能失败，所以signal在后面），访问临界区waiting++;signal(mutex);signal(customer);wait(server)被理发;}else{signal(mutex);离店;}}
}c.配额
配额仅仅在特殊的进程互斥问题上才需要考虑，本题中并没有对配额进行限制。后续有遇到配额约束，我们再展开说说。
总结
本文到这里就结束啦~~有时间我们再来进入其他的经典进程互斥算法
如果觉得对你有帮助，辛苦友友点个赞哦~
知识来源：操作系统概念（黑宝书）、山东大学高晓程老师PPT及课上讲解。不要私下外传
