操作系统读者写者问题(4)

第2章 实验内容

写互斥（相当于算法描述中的r_w_w）；

互斥体h_mutex_read_count用来保护整数read_count，以保证多个读者对read_count的互斥访问；

互斥体h_mutex_write_count用来保护整数write_count，以保证多个写者对write_count的互斥访问，该互斥体只在写者优先算法中使用；

互斥体h_mutex_first_reader_wait和h_mutex_reader_wait只在写者优先算法中使用，当有写者在写文件时，提出读请求的第一个读者阻塞在h_mutex_first_reader_wait上，其余的读者阻塞在h_mutex_reader_wait上；互斥体h_mutex_wait只在无优先算法中使用，当文件被使用时，后继的读请求和写请求依次阻塞在h_mutex_wait上。

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第3章 程序实现

第3章 程序实现

3.1 程序功能及界面设计

该程序采用简单的控制台应用程序界面，在主界面上显示程序的功能。该程序的功能如下：

1) 演示读者优先算法； 2) 演示写者优先算法； 3) 演示无优先算法； 4) 退出。

3.2 实现程序流程

3.2.1 读者优先算法实现

对于相继到达的一批读者，并不是每个读者都需要执行P(r_w_w)和V(r_w_w)。在这批读者中，只有最先到达的读者才需要执行P(r_w_w)，与写者竞争对文件的访问权，若执行P(r_w_w)成功则获得了文件的访问权，其他的读者可直接访问文件；同理，只有最后退出临界区的读者需要执行V(r_w_w)来归还文件访问权。

为了记录正在读文件的一批读者的数量，需要设置一个整型变量read_count，每一个读者到达时都要将read_count加1，退出时都要将read_count减1。

由于只要有一个读者在读文件，便不允许写者写文件，所以，仅当read_count=0时，即尚无读者在读文件时，读者才需要执行P(r_w_w)操作。若P(r_w_w)操作成功，读者便可去读文件，相应地，read_count+1。同理，仅当在执行了read_count减1操作后其值为0时，才需要执行V(r_w_w)操作，以便让写者写文件。又因为read_count是一个可被多个读者访问的临界资源，所以应该为它设置一个互斥信号量h_mutex_read_count。每个读者在访问read_count

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第3章 程序实现

之前执行P(h_mutex_read_count)，之后执行V(h_mutex_read_count)。读优先操作结果截图如下图3-1：

图3-1 读优先操作截图

3.2.2 写者优先算法实现

为了实现写者优先算法，需要将写者和读者分开排队，并且第一个读者和其它读者也要分开排队。这样就需要三个队列，一个是写者排队的地方，另一个是第一个读者排队的地方，第三个是其它读者排队的地方。相应地需要设置三个信号量，r_w_w、first_reader_wait和reader_wait。当一个写者声明想写文件时，可以让新的读者中的第一个到first_reader_wait上排队等待；当有读者阻塞在first_reader_wait上时，让其它读者阻塞在reader_wait上；当有一个写者在写文件时，其它写者到r_w_w上排队。

只要有活跃的写者或者写者队列不为空，则阻塞新到达的读者。为了记录已经发出声明的写者数量，需要设置一个整数writ_count，以表示声明要写文件的写者数目。由于只要有一个写者到达，就不允许读者去读，因此仅当writ_count=0，表示无写者声明写时，写者才需要执行P(first_reader_wait)操作，若操作成功，写者便可以执行P(r_w_w)去竞争写文件权利。

其它写者不需要再向读者声明，可以直接执行P(r_w_w)去竞争写文件

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第3章 程序实现

权利。同理仅当写者在执行writ_count减1操作后其值为0时，才需要执行V(first_reader_wait)操作，以便唤醒第一个被阻塞的读者去读文件。又因为writ_count是一个可被多个写者访问的临界资源，所以，应该为它设置一个互斥信号量writer_mutex。写优先操作结果截图如下图 3-2：

图3-2 写优先操作截图

3.2.3 无优先算法实现

不仅需要的信号量r_w_w和h_mutex_read_count之外，还需要设置一个信

号量wait供读者和写者排队。读者和写者都排在wait队列上。若有读者在读文件，则第一个写者阻塞在r_w_w上，其它的写者和读者阻塞在wait上；若有一个写者在写文件，则其它写者和读者都阻塞在wait上。无优先操作结果截图如下图3-3：

图3-3 无优先操作截图

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第3章 程序实现

3.3 程序流程图

3.3.1 读者优先算法流程图

根据定义的函数名称和功能画读者优先算法的函数流程图如下图3-4所示：

图3-4 读者优先算法函数流程图

3.3.2 写者优先算法流程图

根据定义的函数名称和功能画写者优先算法的函数流程图如下图3-5所示：

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