读者写者模型

一、读者写者模型

    读者：只读数据区中的数据
    写者：只往数据区中写数据
要求：
   （1）允许多个读者同时执行读操作；
   （2）不允许读者、写者同时操作；
   （3）不允许多个写者同时操作。

     我们知道在一些程序中存在读者写者问题，就是对某些资源的访问会存在两种可能的情况：一种就是写操作，写操作是可以独占资源的，也就是具有排他性；另一种情况就是读操作，在读操作中可以有多个资源并发的去访问某种资源，它的访问方式是共享的。这种模型是从对文件的读写操作中总结出的一种模型。

  1.在读者和写者的这种模型中，存在3种关系，他们是：

    1).读者和读者之间，读者与读者之间是可以并发的访问某种资源的，所以他们之间是没有关系的（共享关系）。

    2).读者和写者之间，我们知道对一个文件来说是不可以既读又写的，可能会导致数据的二义性问题。读者和写着之间是互斥和同步的关系。

    3).写着和写着之间，存在互斥的关系。

  2.在上面描述读者写者关系中提到了互斥和同步，那仫为什么要保证互斥和同步的关系呢？

    互斥：指某一种资源某一时刻只能允许一个访问者对它进行访问，具有唯一性和排他性。但是资源的互斥是无法保证访问者对资源的访问顺序的，即如果有多个访问者访问该资源时，访问是无顺序的。

    同步：同步是在互斥的基础上(大多数是互斥+同步，有的情况下只需要同步)，通过一些机制实现访问者对资源的有序访问

    理解了互斥和同步让我们继续来看读者和写者问题，我们知道读者在读的过程中存在查找操作，费时较长，如果给读者加锁会降低这种模型的实现效率，可以总结为读者写者模型就是一种多读少写的情况，为了解决这种情况，引入了读者锁的概念。

二、自旋锁与互斥锁：
自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁。
读写锁实际上是一把自旋锁。
未加读写锁之前：
参考代码：

#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<pthread.h>int value=0;void* writer(void *arg){  while(1)  {    sleep(2);    value++;  } return (void*)0;}void* reader(void *arg){  while(1)  {    printf("write value:%d\n",value);  }  return (void*)0;}int main(){  pthread_t tid1;  pthread_t tid2;  pthread_create(&tid1,NULL,writer,NULL);  pthread_create(&tid2,NULL,reader,NULL);  pthread_join(tid1,NULL);  pthread_join(tid2,NULL);  return 0;}

由于读的几率比较高，所以数据得不到及时更新。如下：
运行结果：

加了读写锁之后，如果新读者到：
①无读者、写者，新读者可以读；
②有写者等待，但有其它读者正在读，则新读者也可以读；
③有写者写，新读者等待。
如果新写者到：
①无读者，新写者可以写；
②有读者，新写者等待；
③有其它写者，新写者等待。

#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<pthread.h>pthread_rwlock_t rwlock; int value=0;void* writer(void *arg){  while(1)  {      sleep(1);    if(pthread_rwlock_wrlock(&rwlock)!=0)    {      printf("reader is reading\n");    }    value++;    printf("write value:%d\n",value);    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);  } return (void*)0;}void* reader(void *arg){  while(1)  {      sleep(1);    if(pthread_rwlock_rdlock(&rwlock)!=0)    {      printf("writer is writing\n");    }    printf("read  value:%d\n",value);    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);  }  return (void*)0;}int main(){  pthread_t tid1;  pthread_t tid2;  pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL);  pthread_create(&tid1,NULL,writer,NULL);  pthread_create(&tid2,NULL,reader,NULL);  pthread_rwlock_destroy(&rwlock);  pthread_join(tid1,NULL);  pthread_join(tid2,NULL);  return 0;}

运行结果：

三、读者写者模型和生产者消费者模型区别
读者写者模型中写者写入数据，但读者并不会消费数据，只会访问。其中的写操作是排他的（排斥读者和其他写者），读操作是共享的。
生产者消费者模型中生产者生产产品，消费者不断的消费产品，产品的数量在不断的下降。如果此时临界区无数据时，消费者被阻塞，直至生产者生产出数据时来唤醒消费者，若临界区资源满了时，生产者被阻塞，在消费者消费后唤醒生产者

四、读者写者模型代码
        读者写者访问一块共享的数据区域，读者对共享资源进行读访问，写者对共享内存进行写操作。在多处理器系统中，运去多个读者同时访问共享内存，而写者是排他性的，每次只能有一个写者去写入数据。在使用读写锁时，一个读写锁只能同时一个读者和多个写者，但不能同时既有读者又有写者。
公平情况的读者写者代码：

运行结果
 

此时读者和写者有相同的机会运行，是公平情况。
读者写者有三类情况：读者优先，写者优先，公平情况
1、读者优先
读者先来读取数据（其他的读者也可以来读取数据），此时写者等待，也就是说读者可以插写者的队，这是读者优先的关键点，只有当读者为0，写者才能来写入数据。
      *写者要有一个互斥信号量 writeMutex=1，因为写者一次只能一个来写数据 
      * 对读者要有一个记录数目的 int 变量，readcount=0，一个互斥信号量readMutex = 1，保证多个读者来的时候，能似的 readcount 互斥的变化，也就是不被混乱的计数。
2、写者优先
类似读者优先算法，同理，这里是写者可以插队，多用一个 readable 信号量，控制写者可以优先于读者进入临界区，一个整数 writecount 统计写者，而 wmutex 控制写者互质访问 writecount
3、公平情况
读者想进的时候，有写者正在写（或者正在等待写），读者就不能进（读者等待），只有写者走了，读者才能进。和一相比，需要多一个信号量 wmutex=1，表示是否存在写者正在写或者等待写，如果存在，读者就等待，读者不能插队了。