读者-写者问题说明书

本科实验报告实验名称：操作系统原理实验（读者写者问题）课程名称：操作系统原理实验时间：2015.10.30 任课教师：王耀威实验地点：10#102实验教师：苏京霞实验类型： 原理验证□综合设计□自主创新学生姓名：孙嘉明学号/班级：1120121474/05611202 组号：学院：信息与电子学院同组搭档：专业：信息对抗技术成绩：实验二：读者写者问题一、实验目的1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解；2.熟悉Windows多线程程序设计方法；二、实验要求在Windows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（后面介绍）的要求进行读写操作。

用信号量机制分别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）1）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作2）读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

3）读-读允许：可以有一个或多个读者在读。

读者优先的附加限制：如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。

运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。

测试数据文件包括 n行测试数据，分别描述创建的n个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。

每行测试数据包括四个字段，每个字段间用空格分隔。

第1个字段为正整数，表示线程的序号。

第2个字段表示线程的角色，R表示读者，W表示写者。

第3个字段为一个正数，表示读写开始时间：线程创建后，延迟相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。

第4个字段为一个正数，表示读写操作的延迟时间。

当线程读写申请成功后，开始对共享资源进行读写操作，该操作持续相应时间后结束，释放该资源。

下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据)：1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验环境硬件设备：个人计算机。

《计算机操作系统》实验报告题目读者写者问题学院（部）信息学院专业计算机科学与技术班级、学生姓名学号指导教师（签字）一、《二、问题描述一个数据文件或者记录，可以被多个进程共享，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，因为读操作不会是数据文件混乱。

但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或者Writer进程同时访问共享对象，因为这种访问将会引起混乱。

所谓“读者——写着问题（Reader—Writer Problem）”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三、解决问题为实现Reader与Writer进程间在读或写是的互斥而设置了一个互斥的信号量Wmutex。

另外，在设置一个整型变量Readcount表示正在读的进程数目。

由于只要有一个Reader进程在读，便不允许Writer去写。

因此，仅当Readercount=0时，表示尚无Reader进程在读时，Reader进程才需要进行Wait（wmutex）操作。

若Wait（Wmutex）操作成功，Reader 进程便可去读，相应地，做Readcount+1操作。

同理，仅当Reader进程在执行了Readercount-1操作后其值为0时，才执行Signal（Wmutex）操作，以便让Writer进程写。

又因为Readercount是一个可被多个Reader 进程访问的临界资源，因此也应该为它设置一个互斥信号量rmutex。

四、代码实现1、读者优先#include<iostream>#include<>using namespace std;CRITICAL_SECTION rmutex,wmutex;int wr;$int readernum;DWORD WINAPI reader(LPVOID IpParamter){cout<<"读者申请\n";wr++;EnterCriticalSection(&rmutex);if(readernum==0)EnterCriticalSection(&wmutex);readernum++;cout<<"读者进入成功正在读取\n";LeaveCriticalSection(&rmutex);Sleep(2000);—EnterCriticalSection(&rmutex);readernum--;cout<<"读者退出\n";wr--;if(readernum==0)LeaveCriticalSection(&wmutex);LeaveCriticalSection(&rmutex);return 0;}DWORD WINAPI writer(LPVOID PM){cout<<"写者申请\n";&while(wr!=0){}EnterCriticalSection(&wmutex);cout<<"写者已进入正在写入\n";Sleep(500);cout<<"写者退出\n";LeaveCriticalSection(&wmutex);return 0;}int main(){readernum=0;#wr=0;InitializeCriticalSection(&rmutex);InitializeCriticalSection(&wmutex);HANDLE hr[5];//定义读者线程HANDLE hw[5];//定义写者线程//int thnum;int drn=0; //输入的读者个数int dwn=0; //输入的写者个数cout<<"输入读者写者线程 1代表读者 2代表写者 0代表结束"<<endl;int th[10];int num=0;^cin>>th[num];while(th[num]){if(th[num]==1){drn++;}if(th[num]==2){dwn++;}num++;cin>>th[num];}&int hr1=0,hw1=0;for(int j=0;j!=num;j++){if(th[j]==1){hr[hr1]=CreateThread(NULL,0,reader,NULL,0,NULL);hr1++;}if(th[j]==2){hw[hw1]=CreateThread(NULL,0,writer,NULL,0,NULL);hw1++;}}>WaitForMultipleObjects(drn, hr, TRUE, INFINITE);WaitForMultipleObjects(dwn, hw, TRUE, INFINITE);for(int i=0;i!=drn;i++){CloseHandle(hr[i]);}for(int i=0;i!=dwn;i++){CloseHandle(hw[i]);}DeleteCriticalSection(&rmutex);DeleteCriticalSection(&wmutex);return 0;（}2、写者优先#include<iostream>#include<>using namespace std;CRITICAL_SECTION rmutex,wmutex;int ww;int readernum;DWORD WINAPI reader(LPVOID IpParamter){cout<<"读者申请\n";!while(ww!=0){}EnterCriticalSection(&rmutex);if(readernum==0){EnterCriticalSection(&wmutex);}cout<<"读者进入成功正在读取\n";readernum++;LeaveCriticalSection(&rmutex);Sleep(2000);EnterCriticalSection(&rmutex);-readernum--;if(readernum==0)LeaveCriticalSection(&wmutex);cout<<"读者退出\n";LeaveCriticalSection(&rmutex);return 0;}DWORD WINAPI writer(LPVOID PM){ww++;cout<<"写者申请\n";EnterCriticalSection(&wmutex);{cout<<"写者已进入正在写入\n";Sleep(1000);cout<<"写者退出\n";ww--;LeaveCriticalSection(&wmutex);return 0;}int main(){readernum=0;ww=0;InitializeCriticalSection(&rmutex);|InitializeCriticalSection(&wmutex);HANDLE hr[5];//定义读者线程HANDLE hw[5];//定义写者线程int drn=0; //输入的读者个数int dwn=0; //输入的写者个数cout<<"输入读者写者线程 1代表读者 2代表写者 0代表结束"<<endl;int th[10];int num=0;cin>>th[num];while(th[num]){if(th[num]==1){、drn++;}if(th[num]==2){dwn++;}num++;cin>>th[num];}int hr1=0,hw1=0;for(int j=0;j!=num;j++){if(th[j]==1){》hr[hr1]=CreateThread(NULL,0,reader,NULL,0,NULL);Sleep(10);hr1++;}if(th[j]==2){hw[hw1]=CreateThread(NULL,0,writer,NULL,0,NULL);Sleep(10);hw1++;}}WaitForMultipleObjects(drn, hr, TRUE, INFINITE);*WaitForMultipleObjects(dwn, hw, TRUE, INFINITE);for(int i=0;i!=drn;i++){CloseHandle(hr[i]);}for(int i=0;i!=dwn;i++){CloseHandle(hw[i]);}DeleteCriticalSection(&rmutex);DeleteCriticalSection(&wmutex);return 0;}3、执行结果读者优先在读者优先中先两个读者申请，再一个写者申请，再有两个读者申请。

目录摘要 (1)1．设计思想 (2)2．各模块的伪码算法 (3)3. 函数关系调用图 (5)4．程序测试结果 (6)设计总结 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要本设计的读者写者问题，是指一些进程共享一个数据区。

数据区可以使一个文件、一块内存空间或者一组寄存器。

Reader进程只能读数据区中的数据，而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来确定当前是否可操作。

本设计方案就是通过利用记录型信号量对读者写者问题的解决过程进行模拟演示，形象地阐述记录型信号量机制的工作原理。

关键词：共享对象，互斥，同步，信号量1．设计思想本设计借助C语言实现进程同步和互斥的经典问题--读者写者问题，用高级语言编写和调试一个进程同步程序，以加深对进程同步机制的理解。

通过用C 语言模拟进程同步实现，加深理解有关进程同步和互斥机制的概念及P、V操作的应用。

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。

在 Windows环境下,创建一个包含n个线程的控制台进程。

用这n个线每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。

程来表示 n 个读者或写者。

请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。

将所有的读者和所有的写者分别放进两个等待队列中，当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者,当写允许时，释放第一个写者操作。

读者-写者的读写限制(包括读者优先和写者优先)1)写-写互斥,即不能有两个写者同时进行写操作；2)读-写互斥,即不能同时有一个读者在读,同时却有一个写者在写；3)读读允许,即可以有 2 个以上的读者同时读；4)读者优先附加条件：如果一个读者申请进行读操作，同时又有一个读操作正在进行读操作，则该读者可以直接开始读操作；5)写者优先附加条件：如果一个读者申请进行读操作时已经有一个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。

读者写者问题描述嘿，你问读者写者问题啊？那我给你讲讲哈。

咱就说啊，这读者写者问题呢，就好比一个图书馆。

有很多人想去看书，这就是读者。

还有人想去写书，那就是写者。

有一回啊，我去图书馆。

那里面好多人都在安静地看书呢。

这时候就相当于有很多读者在享受知识。

突然，有个作家模样的人来了，他想找个地方坐下来写书。

这就是写者出现了。

这时候问题就来了。

如果读者和写者同时在图书馆里，会咋样呢？如果读者一直在看书，写者就没办法好好写书，因为他会觉得被打扰了。

反过来，如果写者一直在写书，读者也没办法好好看书，因为他们不知道啥时候能看到新的内容。

就像我在图书馆里，我正看得入迷呢，突然那个作家开始大声地思考他的情节，哎呀，那可把我烦死了。

我就想，你能不能安静点啊，让我好好看书嘛。

这就像读者希望写者不要打扰他们一样。

那怎么办呢？就得有个规则。

比如说，让写者先等读者都看完书走了，他再开始写书。

或者让读者在写者写书的时候，稍微安静一点，不要弄出太大动静。

我记得有一次，我在图书馆里，有个写者特别有礼貌。

他进来的时候，看到很多读者，就悄悄地找了个角落坐下，等大家都看得差不多了，他才开始动笔。

这样大家都能和谐共处了。

读者写者问题就是要找到一个平衡，让读者能愉快地看书，写者也能安心地写书。

不能让一方太强势，影响了另一方。

就像在生活中，我们也会遇到类似的情况。

比如说，一个办公室里，有人在安静地工作，有人在讨论问题。

这时候就得互相体谅，不能太吵了，影响别人工作。

总之啊，读者写者问题就是要解决大家在共享资源的时候，如何和谐相处的问题。

嘿嘿，你明白了不？。