讀者寫者模型

一、讀者寫者模型

讀者：唯讀資料區中的資料

寫者：只往資料區中寫資料

要求：

（1）允許多個讀者同時執行讀操作；

（2）不允許讀者、寫者同時操作；

（3）不允許多個寫者同時操作。

我們知道在一些程式中存在讀者寫者問題，就是對某些資源的訪問會存在兩種可能的情況：一種就是寫操作，寫操作是可以獨佔資源的，也就是具有排他性；另一種情況就是讀操作，在讀操作中可以有多個資源併發的去訪問某種資源，它的訪問方式是共享的。這種模型是從對檔案的讀寫操作中總結出的一種模型。

1.在讀者和寫者的這種模型中，存在3種關係，他們是：

1).讀者和讀者之間，讀者與讀者之間是可以併發的訪問某種資源的，所以他們之間是沒有關係的（共享關係）。

2).讀者和寫者之間，我們知道對乙個檔案來說是不可以既讀又寫的，可能會導致資料的二義性問題。讀者和寫著之間是互斥和同步的關係。

3).寫著和寫著之間，存在互斥的關係。

2.在上面描述讀者寫者關係中提到了互斥和同步，那仫為什麼要保證互斥和同步的關係呢？

互斥：指某一種資源某一時刻只能允許乙個訪問者對它進行訪問，具有唯一性和排他性。但是資源的互斥是無法保證訪問者對資源的訪問順序的，即如果有多個訪問者訪問該資源時，訪問是無順序的。

同步：同步是在互斥的基礎上(大多數是互斥+同步，有的情況下只需要同步)，通過一些機制實現訪問者對資源的有序訪問

理解了互斥和同步讓我們繼續來看讀者和寫者問題，我們知道讀者在讀的過程中存在查詢操作，費時較長，如果給讀者加鎖會降低這種模型的實現效率，可以總結為讀者寫者模型就是一種多讀少寫的情況，為了解決這種情況，引入了讀者鎖的概念。

二、自旋鎖與互斥鎖：

自旋鎖與互斥鎖比較類似，它們都是為了解決對某項資源的互斥使用。無論是互斥鎖，還是自旋鎖，在任何時刻，最多只能有乙個保持者，也就說，在任何時刻最多只能有乙個執行單元獲得鎖。但是兩者在排程機制上略有不同。對於互斥鎖，如果資源已經被占用，資源申請者只能進入睡眠狀態。但是自旋鎖不會引起呼叫者睡眠，如果自旋鎖已經被別的執行單元保持，呼叫者就一直迴圈在那裡看是否該自旋鎖的保持者已經釋放了鎖。

讀寫鎖實際上是一把自旋鎖。

未加讀寫鎖之前：

參考**：

#include#include#includeint value=0;
void* writer(void *arg)
return (void*)0;
}void* reader(void *arg)
return (void*)0;
}int main()

由於讀的機率比較高，所以資料得不到及時更新。如下：

執行結果：

加了讀寫鎖之後，如果新讀者到：

①無讀者、寫者，新讀者可以讀；

②有寫者等待，但有其它讀者正在讀，則新讀者也可以讀；

③有寫者寫，新讀者等待。

如果新寫者到：

①無讀者，新寫者可以寫；

②有讀者，新寫者等待；

③有其它寫者，新寫者等待。

#include#include#includepthread_rwlock_t rwlock; 
int value=0;
void* writer(void *arg)
value++;
printf("write value:%d\n",value);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
} return (void*)0;
}void* reader(void *arg)
printf("read  value:%d\n",value);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
}  return (void*)0;
}int main()

執行結果：

三、讀者寫者模型和生產者消費者模型區別

讀者寫者模型中寫者寫入資料，但讀者並不會消費資料，只會訪問。其中的寫操作是排他的（排斥讀者和其他寫者），讀操作是共享的。

生產者消費者模型中生產者生產產品，消費者不斷的消費產品，產品的數量在不斷的下降。如果此時臨界區無資料時，消費者被阻塞，直至生產者生產出資料時來喚醒消費者，若臨界區資源滿了時，生產者被阻塞，在消費者消費後喚醒生產者

四、讀者寫者模型**

讀者寫者訪問一塊共享的資料區域，讀者對共享資源進行讀訪問，寫者對共享記憶體進行寫操作。在多處理器系統中，運去多個讀者同時訪問共享記憶體，而寫者是排他性的，每次只能有乙個寫者去寫入資料。在使用讀寫鎖時，乙個讀寫鎖只能同時乙個讀者和多個寫者，但不能同時既有讀者又有寫者。

公平情況的讀者寫者**：

執行結果

此時讀者和寫者有相同的機會執行，是公平情況。

讀者寫者有三類情況：讀者優先，寫者優先，公平情況

1、讀者優先

讀者先來讀取資料（其他的讀者也可以來讀取資料），此時寫者等待，也就是說讀者可以插寫者的隊，這是讀者優先的關鍵點，只有當讀者為0，寫者才能來寫入資料。

*寫者要有乙個互斥訊號量 writemutex=1，因為寫者一次只能乙個來寫資料

* 對讀者要有乙個記錄數目的 int 變數，readcount=0，乙個互斥訊號量readmutex = 1，保證多個讀者來的時候，能似的 readcount 互斥的變化，也就是不被混亂的計數。

2、寫者優先

類似讀者優先演算法，同理，這裡是寫者可以插隊，多用乙個 readable 訊號量，控制寫者可以優先於讀者進入臨界區，乙個整數 writecount 統計寫者，而 wmutex 控制寫者互質訪問 writecount

3、公平情況

讀者想進的時候，有寫者正在寫（或者正在等待寫），讀者就不能進（讀者等待），只有寫者走了，讀者才能進。和一相比，需要多乙個訊號量 wmutex=1，表示是否存在寫者正在寫或者等待寫，如果存在，讀者就等待，讀者不能插隊了。

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