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操作系统课程设计课题：读者写者问题姓名：赫前进班级：1020552学号102055211指导教师：叶瑶提交时间：2012/12/30（一）实验目的1.进一步理解“临界资源”的概念；2.把握在多个进程并发执行过程中对临界资源访问时的必要约束条件；3.理解操作系统原理中“互斥”和“同步”的涵义。
（二）实验内容利用程序设计语言编程，模拟并发执行进程的同步与互斥（要求：进程数目不少于3 个）。
（三）、程序分析读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；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)，此外还需要满足以下条件：（1）任意多个读进程可以同时读这个文件；（2）一次只有一个写进程可以往文件中写；（3）如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。
实验要求用信号量来实现读者写者问题的调度算法。
实验提供了signal类，该类通过P( )、V( )两个方法实现了P、V原语的功能。
实验的任务是修改Creat_Writer()添加写者进程，Creat_Reader()创建读者进程。
Reader_goon()读者进程运行函数。
读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。
读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。
写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。
在Windows 7 环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n 个线程。
用这n 个线程来表示n 个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件（格式见下）的要求进行读写操作。
淮北师范大学课程设计采用读写平等策略的读者写者问题学号：姓名：专业：指导教师：日期：目录第1部分课设简介 (3)1.1 课程设计题目 (3)1.2 课程设计目的................. 错误！未定义书签。
1.3 课程设计内容 (3)1.4 课程设计要求 (4)1.5 时间安排 (4)第2部分实验原理分析 (4)2.1问题描述 (4)2.2算法思想 (5)2.3主要功能模块流程图 (5)第3部分主要的功能模块 (6)3.1数据结构 (6)3.2测试用例及运行结果 (7)第4部分源代码 (7)第5部分总结及参考文献 (22)5.1 总结 (22)5.2 参考文献 (23)第1部分课设简介1.1 课程设计题目采用读写平等策略的读者写者问题1.2课程设计目的操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
1）进一步巩固和复习操作系统的基础知识。
2）培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。
3）提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。
4）提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行课程设计的能力。
1.3课程设计内容用高级语言编写和调试一个采用“读写平等”策略的“读者-- 写者”问题的模拟程序。
1.4课程设计要求1）读者与写者至少包括ID、进入内存时间、读写时间三项内容，可在界面上进行输入。
2) 读者与写者均有两个以上，可在程序运行期间进行动态增加读者与写者。
3)可读取样例数据（要求存放在外部文件中），进行读者/写者、进入内存时间、读写时间的初始化。
4) 要求将运行过程用可视化界面动态显示，可随时暂停，查看阅览室中读者/写者数目、读者等待队列、读写时间、等待时间。
5) 读写策略：读写互斥、写写互斥、读写平等（严格按照读者与写者到达的顺序进入阅览室，有写着到达，则阻塞后续到达的读者；有读者到达，则阻塞后续到达的写者）。
学号：课程设计题目用多线程同步方法解决读者－写者问题(Reader-Writer Problem)学院计算机科学与技术学院专业软件工程班级姓名指导教师2010 年 6 月日目录目录 (1)课程设计任务书 (1)正文 (2)1.设计目的与要求 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)2.设计思想及系统平台 (2)2.1设计思想 (2)2.2系统平台及使用语言 (3)3.详细算法描述 (3)4.源程序清单 (6)5.运行结果与运行情况 (9)6.调试过程 (11)7.总结 (12)本科生课程设计成绩评定表 (13)课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决读者－写者问题(Reader-Writer Problem)初始条件：1．操作系统：Linux2．程序设计语言：C语言3．设有20个连续的存储单元，写入/读出的数据项按增序设定为1－20这20个字符。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．技术要求：1）为每个读者／写者产生一个线程，设计正确的同步算法2）每个读者/写者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、当前指针位置和读者/写者线程的自定义标识符。
3）读者应有3个以上，写者应有有两个以上。
4）多个读者/写者之间须共享对存储区进行操作的函数代码。
2．设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。
（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。
）5）运行结果与运行情况（提示: (1)连续存储区可用数组实现。
(2)编译命令可用：cc -lpthread -o 目标文件名源文件名(3)多线程编程方法参见附件。
）3. 调试报告：1) 调试记录2)自我评析和总结上机时间安排：18周一~ 五08：0 －12：00指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日正文1.设计目的与要求1.1设计目的通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者问题(Reader-Writer Problem )的并发控制。
--数学与计算机学院课程设计说明书课程名称: 操作系统原理-课程设计课程代码：题目：读者写者问题年级／专业/班:学生姓名:学号:开始时间：20１1 年12月05日完成时间:20１1 年12月25 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩(30) 技术水平与实际能力(20）创新（5）说明书撰写质量(45）总分(100）指导教师签名：年月日目录1 引言ﻩ错误!未定义书签。
1．1问题的提出ﻩ错误!未定义书签。
1.2任务于分析ﻩ错误!未定义书签。
２程序的主要功能ﻩ错误!未定义书签。
2.1测试文本录入功能.................................... 错误!未定义书签。
2.2读者优先判断功能.................................... 错误!未定义书签。
2．3写者优先判断功能.................................. 错误!未定义书签。
3 程序运行平台........................................... 错误!未定义书签。
4 总体设计............................................... 错误!未定义书签。
5模块分析 ............................................... 错误!未定义书签。
5.1测试文本录入模块.................................... 错误!未定义书签。
5.2读者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。
5.3写者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。
６系统测试............................................. 错误!未定义书签。
学号：课程设计课程名称操作系统学院计算机科学与技术学院专业软件工程班级姓名指导教师2014——2015学年第1学期1《操作系统原理》课程设计指导书课程编号：课程名称：操作系统/Operating System周数/学分：1周/1学分先修课程：高级语言程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术、软件工程开课学院、系或教研室：计算机科学与技术学院一、课程设计的目的通过对操作系统内核实现代码的阅读、修改、设计，理解和掌握复杂的操作系统的工作原理。
二、课程设计的内容和要求１．系统调用学习在Linux中产生一个系统调用以及怎样通过往Linux内核中增加一个新函数从而在该内核空间中实现对用户空间的读写。
这个函数的功能是返回当前的系统时间。
实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。
２．内核定时器通过研究内核的时间管理算法学习内核源代码。
然后应用这些知识并且使用“信号”建立一种用户空间机制来测量一个多线程程序的执行时间。
实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。
３．实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。
实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。
４．实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并发控制。
实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。
三、课程设计进度安排四、课程设计说明书与图纸要求应包含如下内容：１．设计题目与要求２．总的设计思想及系统平台、语言、工具等。
３．数据结构与模块说明（功能与流程图）４．源程序５．运行结果与运行情况６．调试记录７．自我评析和总结五、课程设计评分标准注：优（90－100分）、良（80－89分）、中（70－79分）、及格（60－69分）、60分以下为不及格。
操作系统课程设计报告一、开题报告（一）该项课程设计的意义；1.更加深入的了解读者写者问题的算法；2.加深对线程，进程的理解；3.加深对“线程同步”概念的理解，理解并应用“信号量机制”；4.熟悉计算机对处理机的管理，了解临界资源的访问方式；5.了解C++中线程的实现方式，研读API。
（二）课程设计的任务多进程/线程编程：读者-写者问题。
●设置两类进程/线程，一类为读者，一类为写者；●随机启动读者或写者；●显示读者或写者执行状态；●随着进程/线程的执行，更新显示；（三）相关原理及算法描述；整体概况：该程序从大体上来分只有两个模块,即“读者优先”和“写者优先”模块.读者优先：如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录读者数目，用于确定是否释放读者线程，readcount的初值为0.当线程开始调入时.每个读者准备读. 等待互斥信号,保证对readcount 的访问,修改互斥.即readcount++.而当读者线程进行读操作时,则读者数目减少(readcount--).当readcout=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤醒写者(LeaveCriticalSection(&RP_Write);), 释放互斥信号(ReleaseMutex(h_Mutex)).还需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量Read_count修改时的互斥. 另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象Write。
当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。
通过这种方法，可以实现读-写互斥，当Read_count=1时（即第一个读者到来时），读者线程也必须申请临界区对象的所有权写者优先：写者优先与读者不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。
为此应当填加一个整形变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，write_count的初值为0.当线程开始调入时.只允许一个写者准备读. 等待互斥信号,保证对write_count的访问,修改互斥.即write_count++.而当写者线程进行读操作时,则相应写者数目减少(write_count--).当write_count=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤醒读者,释放互斥信号.为了实现写者优先，应当填加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。
课程设计读者写者问题一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握读者写者问题的基本概念和相关原理；技能目标要求学生能够运用所学知识解决实际问题，如设计并发控制算法；情感态度价值观目标要求学生培养团队合作意识，提高解决复杂问题的信心。
教学目标的具体、可衡量性体现在：学生能够准确地描述读者写者问题的定义和特点；能够运用基本的并发控制算法解决读者写者问题；在团队项目中，能够有效地协作，共同完成任务。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括读者写者问题的基本概念、并发控制算法及其应用。
教学大纲按照以下顺序安排：1.读者写者问题的定义、特点及分类；2.基本并发控制算法：锁、信号量、管程等；3.读者写者问题的解决方案及评价；4.实际应用案例分析。
教材选用《计算机操作系统》一书，章节安排与教学大纲相对应。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要包括：1.讲授法：讲解基本概念、原理和算法；2.讨论法：分组讨论解决方案，促进学生思考；3.案例分析法：分析实际应用案例，提高学生解决实际问题的能力；4.实验法：动手实现并发控制算法，培养实际操作能力。
四、教学资源教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材《计算机操作系统》提供理论知识；参考书补充拓展相关内容；多媒体资料生动展示原理和算法；实验设备支持学生动手实践。
教学资源的选择和准备旨在支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，提高学习效果。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面反映学生的学习成果。
平时表现主要评估学生在课堂讨论、提问等方面的参与度；作业分为课后练习和实验报告，评估学生对知识的掌握和实际操作能力；考试则评估学生对课程知识的全面理解。
评估方式力求客观、公正，确保学生在各个方面的努力和进步都能得到合理的评价。
评估结果将作为学生课程成绩的重要组成部分，以激发学生的学习积极性。
《操作系统原理》课程设计任务书题目：读者-写者问题的实现学生姓名：李志旭学号：13740113 班级：_13级软件工程_题目类型：软件工程（R）指导教师：陈文娟、马生菊一、设计目的学生通过该题目的设计过程，掌握读者、写者问题的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。
二、设计任务编写程序实现读者优先和写者优先问题:读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。
读-读允许：可以有一个或多个读者在读。
三、设计要求1.分析设计要求，给出解决方案（要说明设计实现所用的原理、采用的数据结构）。
2.设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。
3.设计中遇到的问题，设计的心得体会。
4.文档：课程设计打印文档每个学生一份，并装在统一的资料袋中，资料袋前面要贴有学校统一的资料袋封面。
四、提交的成果1. 课程设计说明书内容包括(1) 封面（学院统一印制）；(2) 课程设计任务书；(3) 中文摘要150字；关键词3-5个；(4) 目录；(5) 正文；（设计思想；各模块的伪码算法；函数的调用关系图；测试结果等）(6) 设计总结；(7) 参考文献；(8) 致谢等。
注：每一部分是单独的一章，要另起一页写。
2. 排版要求(1) 所有一级标题为宋体三号加粗（即上面写的2～8部分，单独一行，居中）(2) 所有二级标题为宋体四号加粗（左对齐）(3) 所有三级标题为宋体小四加粗（左对齐）(4) 除标题外所有正文为宋体小四，行间距为固定值22磅，每个段落首行缩进2字符(5) 目录只显示3级标题，目录的最后一项是无序号的“参考文献资料”。
3. 其他要求（班长负责，务必按照以下方式建文件夹）(1) 以班级为单位刻录光盘一张，光盘以班级命名，例如：“10级计算机科学与技术1班”；(2) 光盘内每人一个文件夹，以学号姓名命名——如“10730101 陈映霞”，内容包括任务书、设计文档。
设计1 题目进程同步（读者-写者问题）一、问题描述与分析一个数据文件或记录，可被多个进程共享，我们把只要求读该文件的进程称为“Reader”进程，其他进程则称为“Writer进程”允许多个进程同时读一个共享对象，因为读操作不会使数据文件混乱。
但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或Writer进程同时访问将会引起混乱。
所谓读者写者问题，是指保证一个writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。
读者写者问题可以这样的描述，有一群写者和一群读者，写者在写同一本书，读者也在读这本书，多个读者可以同时读这本书，但是，只能有一个写者在写书，并且，读者必写者优先，也就是说，读者和写者同时提出请求时，读者优先。
当读者提出请求时需要有一个互斥操作，另外，需要有一个信号量S 来当前是否可操作。
二、设计要求和目的1.设计要求通过解决读者写者问题实现进程同步。
即（1）实现写-写互斥，（2）读-写互斥（3）读-读允许（4）写者优先2. 设计目的（l）.用信号量来实现读者写者问题，掌握进程同步机制及其实现机理。
（2）.理解和运用信号量、PV原语、进程间的同步互斥关系等基本知识。
三、背景知识1.参考操作系统课本中关于进程同步这方面的知识以及结合老师上课的讲解，仔细研究利用信号量实现读写者问题。
读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；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)，此外还需要满足以下条件：（1）任意多个读进程可以同时读这个文件；（2）一次只有一个写进程可以往文件中写；（3）如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。
我们需要分两种情况实现该问题：读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。
写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
课程设计任务书目录一、课程设计目得及要求 (1)二、相关知识 (1)三、题目分析 (2)四、概要设计......................................... ４五、代码及流程 (5)六、运行结果11ﻩ七、设计心得 (12)八、参考文献....................................... １２一、课程设计目得及要求读者与写者问题（进程同步问题）用ｎ个线程来表示ｎ个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件得要求,进行读写操作。
请用信号量机制分别实现读者优先与写者优先得读者-写者问题。
读者—写者问题得读写操作限制：1）写—写互斥;２）读-写互斥;3)读-读允许；写者优先得附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源,则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。
二、相关知识Wｉndｏws API:在本实验中涉及得APＩ有：1线程控制:CｒeatｅＴhrｅad 完成线程创建，在调用进程得地址空间上创建一个线程，以执行指定得函数;它得返回值为所创建线程得句柄。
HANDＬE ＣrｅａteThrｅad(LPSECＵＲIＴY_ATTＲＩＢUTES lpThreａdＡｔｔribuｔes, //SDDWＯRＤｄwＳtackSｉze，ﻩﻩﻩ/／iniｔiａｌstａck sizeLPTＨREAD_STＡRT_RＯＵTINE lｐStartＡddreｓs，ﻩ／/ thｒeａdfｕｎｃtioｎLPＶＯIＤlpＰarameteｒ，ﻩﻩﻩﻩﻩ//ｔhｒeａd argumentDWORD dwCrｅaｔiｏｎFlａgs，ﻩﻩﻩ／/ creａtion optiｏｎLPＤＷORＤｌpTｈrｅadＩｄﻩﻩﻩﻩﻩ//tｈread ideｎtifier）；２ExｉｔThrｅad 用于结束当前线程.VOＩD ＥxｉｔＴhreaｄ(DＷＯＲD dwExｉｔCｏdｅ//exｉｔcodｅｆoｒthｉs ｔｈｒｅaｄ）；3Slｅep 可在指定得时间内挂起当前线程。
某某大学课程设计报告课程名称：操作系统课程设计设计题目：读者写者问题系别：计算机系专业：计算机科学与技术组别：第四组学生姓名: 某某某学号:起止日期:指导教师:目录1、需求分析 (1)1.1 课程设计题目 (1)1.2课程任务及要求 (1)1.3课程设计思想 (1)1.4软硬件运行环境及开发工具 (2)2、概要设计 (2)2.1程序流程图 (2)2.2所用原理 (3)2.2.1 并发原理 (3)2.2.2 互斥操作原理 (4)2.2.3 面向对象编程编程原理 (4)2.2.4 锁机制原理 (5)2.2.5 线程的原理 (6)2.2.6 读者写者问题的一般应用 (6)3、详细设计 (6)4、调试与操作说明 (11)5、课程设计总结与体会 (12)6、致谢 (12)7、参考文献 (13)1、需求分析1.1课程设计题目课程设计题目：读者写者问题1.2课程任务及要求编写程序实现读者写者算法（读_写互斥，读_读允许，写写互斥）给出解决方案（包括说明设计实现的原理，采用的数据结构等）画出程序的基本结构框图和流程图分析说明每一部分程序的的设计思路实现源代码按期提交完整的程序代码和可执行程序根据要求完成课程设计报告总结1.3课程设计思想读者-写者问题是一个经典的并发程序设计问题。
有两组并发进程：读者和写者，共享文件F，要求：(1)允许多个读者同时对文件执行读操作；(2)只允许一个写者对文件执行写操作；(3)任何写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作；(4)写者在执行写操作前，应让已有的写者和读者全部退出。
单纯使用信号量不能解决此问题，必须引入计数器readcount对读进程记数。
为了有效的解决读者写者问题，需要引进读者-写者锁，允许多名读者同时以只读的方式存取有锁保护的对象；或一位写者以写方式存取有锁保护的对象。
当一名或多名读者上锁后，此时形成读锁，写者将不能访问有锁保护的对象；当锁被请求者用于写操作时，形成写锁，其他进程的读写操作必须等待。
1.4软硬件运行环境及开发工具本课程设计在windows操作系统下，使用java语言完成的。
2、概要设计2.1程序流程图本系统主要有读者和写者两类对象，所以系统主要针对的是这两类对象的操作。
读者类对象的流程图如下：图2.1 读者类对象写者类对象的流程图如下：图2.2 写者类对象2.2所用原理2.2.1 并发原理进程的并发是指一组进程的执行在时间上重叠的，所谓的时间重叠是指一个进程执行第一条指令是在另一个进程执行完最后一条指令之前开始的。
并发的实质是处理器在几个进程之间的多路复用，并发是对有限物理资源强制行使多用户共享，消除计算机部件之间的互等现象，提高系统资源的利用率。
并发进程可能是无关的，也可能是交互的。
进程的交互必须是有控制的，否则会出现不正确的计算结果。
2.2.2 互斥操作原理互斥是指若干进程因互相争夺独占型资源而产生的竞争制约关系。
并发进程中与共享变量有关的程序段称为“临界区”，共享变量所代表的资源称为“临界资源”，临界区必须以一种相对于其他进程而言互相排斥的方式执行。
如果能够保证一个进程在临界区执行时，不让另一个进程进入相同的临界区，即各进程对共享变量的访问是互斥的，那么，就不会引发与时间有关的错误。
而为了正确而有效地使用临界资源，共享变量的并发进程应遵守临界区调度的三个原则：一次至多有一个进程进入临界区内执行；如果已有进程在临界区中，试图进入临界区的其他进程应等待；进入临界区内进程应在有限时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入。
总结起来有三句话：互斥使用，有空让进；忙则等待，有限等待；择一而入，算法可行。
2.2.3 面向对象编程编程原理面向对象是一种新兴的程序设计方法，或者说它是一种新的程序设计范型，其基本思想是使用对象，类，继承，封装，消息等基本概念来进行程序设计。
它是从现实世界中客观存在的事物（即对象）出发来构造软件系统，并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式，强调直接以问题域（现实世界）中的事物为中心来思考问题，认识问题，并根据这些事物的本质特点，把他们抽象地表示为系统中的对象，作为系统的基本构成单位（而不是用一些与现实世界中的事物相关比较远，并且没有对应关系的其他概念来构造系统）。
这可以使系统直接地映射问题域，保持问题域中事物及其相互关系的本来面貌。
本课程设计中涉及了两个对象，因此用面向对象的语言来编程是适合的。
我们这次用到了Java语言。
2.2.4 锁机制原理为了解决读者和写者之间的同步互斥问题，在本课程设计中要用到Java 中的锁机制，这样会给编程带来很大的方便。
多线程同步的实现最终依赖锁机制。
我们可以想象某一共享资源是一间屋子，每个人都是一个线程。
当A希望进入房间时，他必须获得门锁，一旦A获得门锁，他进去后就立刻将门锁上，于是B,C,D...就不得不在门外等待，直到A 释放锁出来后，B,C,D...中的某一人抢到了该锁（具体抢法依赖于JVM的实现，可以先到先得，也可以随机挑选），然后进屋又将门锁上。
这样，任一时刻最多有一人在屋内（使用共享资源）。
Java语言规范内置了对多线程的支持。
对于Java程序来说，每一个对象实例都有一把“锁”，一旦某个线程获得了该锁，别的线程如果希望获得该锁，只能等待这个线程释放锁之后。
获得锁的方法只有一个，就是synchronized关键字。
1．用锁操作原语实现互斥为解决进程互斥进人临界区的问题，可为每类临界区设置一把锁，该锁有打开和关闭两种状态，进程执行临界区程序的操作按下列步骤进行：①关锁。
先检查锁的状态，如为关闭状态，则等待其打开；如已打开了，则将其关闭，继续执行步骤②的操作。
②执行临界区程序。
③开锁。
将锁打开，退出临界区。
2．WAIT，NOTIFY，NOTIFYALL操作原语信号量的初值可以由系统根据资源情况和使用需要来确定。
在初始条件下信号量的指针项可以置为0，表示队列为空。
信号量在使用过程中它的值是可变的，但只能由WAIT，SIGNAL操作来改变。
设信号量为S，对S的WAIT操作记为WAIT （S），对它的SIGNAL操作记为SIGNAL（S）。
WAIT（S）：顺序执行以下两个动作：1）信号量的值减1，即S=S－1；2）如果S≥0，则该进程继续执行；如果 S＜0，则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的WAITCB连人该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至其它进程在S上执行SIGNAL操作，把它释放出来为止）。
SIGNAL（S）：顺序执行以下两个动作2.2.5 线程的原理线程是进程中的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。
线程不拥有系统资源，只有运行必须的一些数据结构；它与父进程的其它线程共享该进程所拥有的全部资源。
线程可以创建和撤消线程，从而实现程序的并发执行。
一般，线程具有就绪、阻塞和运行三种基本状态。
2.2.6 读者写者问题的一般应用读者写者是典型的并发程序设计问题，它的方法可以普遍用于多线程的同步互斥问题，对于共享资源出现的问题做出了很好的解决，使得事物并发的效率更高，类似的问题还有生产者-消费者问题，理发师问题等等。
3、详细设计本次课程设计采用的是java语言编写，所以要用到类，包括读者类和写者类，它们都是继承的线程Thread类，在主程序中创建类对象（读者对象和写者对象），用线程来实现并发读者类对象和写者类对象的公共属性包括：private static final int NAP_TIME=5;private int readerCount;private int writerCount;private boolean dbReading;private boolean dbWriting;通过NAP_TIME调整线程随机休息时间通过readercount和writercount来记录读者和写者线程的个数通过dbreading和dbwriting来判断读者和写者的状态，其中读者是靠判断writercount>0来实现读写互斥的，同时允许读读同步；而写者是靠判断dbreading=true||dbwriting=true来实现读写互斥和写写互斥的。
读写等待是随机的，运用的是math.random()函数程序代码如下：class Database{/*读者写者公用的资源Database类*/private static final int NAP_TIME=5;private int readerCount; /*记录当前的读者个数*/private int writerCount; /*记录当前的写者个数*/private boolean dbReading; /*显示是否有读者在读*/private boolean dbWriting; /*显示是否有写者在写*/public Database() {/*构造函数*/super();readerCount=0;writerCount=0;dbReading=false;dbWriting=false;// TODO Auto-generated constructor stub}public static void napping(){int sleepTime=(int)(NAP_TIME * Math.random());try{Thread.sleep(sleepTime*1000);}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}public synchronized int startRead(){while(writerCount>0){ /*如果有写者在写，那么读者进行等待*/try{System.out.println("reader is waiting");wait();}catch(Exception e){System.out.println(e.toString());e.printStackTrace();}}++readerCount;if(readerCount==1){ /*如果有读者读，则设置读状态为true*/ dbReading=true;}return readerCount;}public synchronized int endReading(){--readerCount;if(readerCount==0){ /*如果没有有读者读，则设置读状态为false*/ dbReading=false;}notifyAll(); /*释放所有等待的线程*/System.out.println("one reader is done reading. Count="+readerCount); return readerCount;}public synchronized void startWriting(){++writerCount;while(dbReading==true||dbWriting==true){/*如果有读者在读或者有写者在写，那么写者进行等待*/try{System.out.println("Writer is waiting");wait();}catch(Exception e){System.out.println(e.toString());}}dbWriting =true; /*有写者在写，则设置写状态为true*/}public synchronized void endWriting(){--writerCount;/*由于每次只有一个写者在写，所以结束写操作后写者个数一定为0*/ dbWriting=false; /*没有写者写，则设置写状态为false*/System.out.println("one writer is done writing. Count="+writerCount);notifyAll(); /*释放所有等待的线程*/}}class Reader extends Thread{ /*建立读者类*/private Database server;private int readerNum;public Reader(int r,Database db) {super();readerNum=r;server=db;}public void run(){int c;while(true){System.out.println("reader "+readerNum+" is sleeping");Database.napping();System.out.println("reader "+readerNum+" wants to read");c=server.startRead();System.out.println("reader "+readerNum+" is reading. Count="+c);Database.napping();c=server.endReading();System.out.println("It is reader "+readerNum+" who has done reading according to count="+c);}}}class Writer extends Thread{ /*建立写者类*/private Database server;private int writerNum;public Writer(int w,Database db) {super();writerNum=w;server=db;public void run(){while(true){System.out.println("Writer "+writerNum+" is sleeping");Database.napping();System.out.println("Writer "+writerNum+" wants to write");server.startWriting();System.out.println("Writer "+writerNum+" is writing");Database.napping();server.endWriting();System.out.println("It is Writer "+writerNum+" who has done writing ."); }}}public class DatabaseServer {public DatabaseServer() {super();}public static void main(String[] args) {Database db=new Database();/*建立四个读者对象和两个写者对象*/Reader r1=new Reader(1,db);Reader r2=new Reader(2,db);Reader r3=new Reader(3,db);Reader r4=new Reader(4,db);Writer w1=new Writer(1,db);Writer w2=new Writer(2,db);r1.start();r2.start();r3.start();w1.start();r4.start();w2.start();}}4、调试与操作说明由于读写等待是随机的所以可能出现多中情况，读写的顺序可能会不一样，以下是几种不同的运行结果：图4.1 读者写者结果一上图中的结果说明：按照读者1、读者2、读者3、写者1、读者4、写者2……的顺序进入，最终的执行结果按写者1、写者2、读者2、4、3、1……的顺序进行。
