問題描述

有讀者和寫者兩組併發程序，共享一個檔案，當兩個或以上的讀程序同時訪問共享資料時不會產生副作用，但若某個寫程序和其他程序（讀程序或寫程序）同時訪問共享資料時則可能導致資料不一致的錯誤。因此要求：①允許多個讀者可以同時對檔案執行讀操作；②只允許一個寫者往檔案中寫資訊；③任一寫者在完成寫操作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。 問題分析1) 關係分析。由題目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

兩個程序，即讀者和寫者。寫者是比較簡單的，它和任何程序互斥，用互斥訊號量的P操作、V操作即可解決。讀者的問題比較複雜，它必須實現與寫者互斥的同時還要實現與其他讀者的同步，因此，僅僅簡單的一對P操作、V操作是無法解決的。那麼，在這裡用到了一個計數器，用它來判斷當前是否有讀者讀檔案。當有讀者的時候寫者是無法寫檔案的，此時讀者會一直佔用檔案，當沒有讀者的時候寫者才可以寫檔案。同時這裡不同讀者對計數器的訪問也應該是互斥的。

訊號量設定

首先設定訊號量count為計數器，用來記錄當前讀者數量，初值為0; 設定mutex為互斥訊號量，用於保護更新count變數時的互斥；設定互斥訊號量rw用於保證讀者和寫者的互斥訪問。

程式碼如下：

 int count=0;  //用於記錄當前的讀者數量
 semaphore mutex=1;  //用於保護更新count變數時的互斥
semaphore rw=1;  //用於保證讀者和寫者互斥地訪問檔案
writer () {  //寫者程序
    while (1){
        P(rw); // 互斥訪問共享檔案
        Writing;  //寫入
        V(rw) ;  //釋放共享檔案
    }
}
 reader () {  // 讀者程序
    while(1){
        P (mutex) ;  //互斥訪問count變數
        if (count==0)  //當第一個讀程序讀共享檔案時
            P(rw);  //阻止寫程序寫
        count++;  //讀者計數器加1
        V (mutex) ;  //釋放互斥變數count
        reading;  //讀取
        P (mutex) ;  //互斥訪問count變數
        count--; //讀者計數器減1
       if (count==0)  //當最後一個讀程序讀完共享檔案
           V(rw) ;  //允許寫程序寫
       V (mutex) ;  //釋放互斥變數 count
    }
}

在上面的演算法中，讀程序是優先的，也就是說，當存在讀程序時，寫操作將被延遲，並且只要有一個讀程序活躍，隨後而來的讀程序都將被允許訪問檔案。這樣的方式下，會導致寫程序可能長時間等待，且存在寫程序“餓死”的情況。

如果希望寫程序優先，即當有讀程序正在讀共享檔案時，有寫程序請求訪問，這時應禁止後續讀程序的請求，等待到已在共享檔案的讀程序執行完畢則立即讓寫程序執行，只有在無寫程序執行的情況下才允許讀程序再次執行。為此，增加一個訊號量並且在上面的程式中 writer()和reader()函式中各增加一對PV操作，就可以得到寫程序優先的解決程式。

int count = 0;  //用於記錄當前的讀者數量
semaphore mutex = 1;  //用於保護更新count變數時的互斥
semaphore rw=1;  //用於保證讀者和寫者互斥地訪問檔案

semaphore w=1;  //用於實現“寫優先”

writer(){
    while(1){
        P(w);  //在無寫程序請求時進入
        P(rw);  //互斥訪問共享檔案
        writing;  //寫入
        V(rw);  // 釋放共享檔案
        V(w) ;  //恢復對共享支件的訪問
    }
}
 
reader () {  //讀者程序
    while (1){
        P (w) ;  // 在無寫程序請求時進入
        P (mutex);  // 互斥訪問count變數
 
        if (count==0)  //當第一個讀程序讀共享檔案時
            P(rw);  //阻止寫程序寫
 
        count++;  //讀者計數器加1
        V (mutex) ;  //釋放互斥變數count
        V(w);  //恢復對共享檔案的訪問
        reading;  //讀取
        P (mutex) ; //互斥訪問count變數
        count--;  //讀者計數器減1
 
        if (count==0)  //當最後一個讀程序讀完共享檔案
            V(rw);  //允許寫程序寫
 
        V (mutex);  //釋放互斥變數count
    }