第二个读卡器写卡器的问题-为什么读卡器需要第三个互斥锁

Question

我不明白在第二个readers-writer问题的通用解决方案中，在reader过程的最开始使用最外层互斥的目的是什么。

为了说明这一点，我将从适当的维基百科条目（链接）中发布一个代码。我说的是mutex_3：

READER
  P(mutex_3);
    P(r);
      P(mutex_1);
        readcount := readcount + 1;
        if readcount = 1 then P(w);
      V(mutex_1);
    V(r);
  V(mutex_3);

  reading is performed

  P(mutex_1);
    readcount := readcount - 1;
    if readcount = 0 then V(w);
  V(mutex_1);

我能想到的唯一答案是，这有助于阻止新读者的涌入。但我认为，除了它的核心功能外，下一个互斥锁，即r，已经完成了。我错了吗？

Answer 1

我知道这个问题很久以前就被问过了，但我想我还是会把答案贴出来，以防将来对其他人有所帮助。

我们使用互斥体来保护共享资源不被多个线程同时访问。在mutex_3的情况下，如果您查看紧跟在P（mutex_3）之后的代码，我们会看到我们想要保护的共享资源是信号量r。因此，具有mutex_3可以确保在任何时候只有一个读取器可以执行P（r）和V（r）之间的代码段。

要了解为什么互斥体是重要的，我们还需要考虑编写器的代码。来自维基百科：

作家

P(mutex_2);
 writecount := writecount + 1;
 if writecount = 1 then **P(r)**;  <-- Writer waits on semaphore r
V(mutex_2);

P(w);
 writing is performed
V(w);

P(mutex_2);
 writecount := writecount - 1;
 if writecount = 0 then V(r);
V(mutex_2);

需要注意的关键部分是粗体。如您所见，编写器和读取器都在信号量r上调用P（r）。在本例中，不清楚谁的调用首先成功。我们假设编写器在调用P（r）时没有任何优先级（如果有，则不需要互斥3）。

然而，针对第二个读者-作者问题的问题陈述指出，作者应该尽快开始写作。如果调度是在先到先得的基础上进行的，那么在上述情况下，如果读取器设法首先调用P（r），则读取器的调用成功。然后作者被耽搁了，这是我们不希望的。

因此，解决方案是在阅读器的设置代码周围放置一个互斥锁（mutex_3）。现在，当一个阅读器调用V（r）时，不能有任何其他阅读器等待r，因为其他阅读器需要在能够调用P（r）之前获得mutex_3，但是当前阅读器持有mutex_3！然而，可以有一个写作者在等待r，所以在这种情况下，写作者对P（r）的调用总是尽快成功，因为它是唯一等待r的写作者。