操作系統(tǒng)之多線程編程—讀者優(yōu)先/寫者優(yōu)先詳解

操作系統(tǒng)之進(jìn)程調(diào)度——優(yōu)先權(quán)法和輪轉(zhuǎn)法（附上樣例講解）

操作系統(tǒng)之銀行家算法—詳解流程及案例數(shù)據(jù)

操作系統(tǒng)之多線程編程—讀者優(yōu)先/寫者優(yōu)先詳解

操作系統(tǒng)之存儲管理——FIFO算法和LRU算法

操作系統(tǒng)之磁盤調(diào)度——SCAN實(shí)例講解

要求

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、熟悉多線程編程

2、熟悉使用信號量機(jī)制解決進(jìn)程同步問題

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

創(chuàng)建一個包含n 個線程的控制臺進(jìn)程。用這n 個線程來表示n個讀者或?qū)懻摺Ｃ總€線程按相應(yīng)測試數(shù)據(jù)文件的要求，進(jìn)行讀寫操作。請用信號量機(jī)制分別實(shí)現(xiàn)讀者優(yōu)先和寫者優(yōu)先的讀者-寫者問題。

讀者優(yōu)先：如果一個讀者申請進(jìn)行讀操作時已有另一讀者正在進(jìn)行讀操作，則該讀者可直接開始讀操作。

寫者優(yōu)先：如果一個讀者申請進(jìn)行讀操作時已有另一寫者在等待訪問共享資源，則該讀者必須等到?jīng)]有寫者處于等待狀態(tài)后才能開始讀操作。

三、實(shí)驗(yàn)條件

1、為每個學(xué)生提供一臺具有WINDOWS 2000/NT/XP操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)；

2、實(shí)驗(yàn)機(jī)器要求安裝Visual C 6.0編程平臺；

3、實(shí)驗(yàn)要求一人一機(jī)。

四、 運(yùn)行結(jié)果顯示要求

1、要求在每個線程創(chuàng)建、發(fā)出讀寫操作申請、開始讀寫操作和結(jié)束讀寫操作時分別顯示一行提示信息，以確信所有處理都遵守相應(yīng)的讀寫操作限制。

2、測試數(shù)據(jù)文件格式：測試數(shù)據(jù)文件包括n 行測試數(shù)據(jù)，分別描述創(chuàng)建的n 個線程是讀者還是寫者，以及讀寫操作的開始時間和持續(xù)時間。每行測試數(shù)據(jù)包括四個字段，各字段間用空格分隔。第一字段為一個正整數(shù)，表示線程序號。第二字段表示相應(yīng)線程角色，R 表示讀者是，W 表示寫者。第三字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的開始時間。線程創(chuàng)建后，延時相應(yīng)時間（單位為秒）后發(fā)出對共享資源的讀寫申請。第四字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的持續(xù)時間。當(dāng)線程讀寫申請成功后，開始對共享資源的讀寫操作，該操作持續(xù)相應(yīng)時間后結(jié)束，并釋放共享資源。下面是一個測試數(shù)據(jù)文件的例子：

1 R 3 5

2 W 4 5

3 R 5 2

4 R 6 5

理解

上面是實(shí)驗(yàn)要求。下面講講自己的體會：

首先要明白在多線程編程中的互斥關(guān)系——讀寫互斥，寫寫互斥。兩個優(yōu)先方式都遵從這個出發(fā)點(diǎn)。

在滿足以上的條件下，進(jìn)來的線程都好像是在排隊(duì)，然后看當(dāng)前誰優(yōu)先。

自己如果是優(yōu)先的，那么可以直接插隊(duì)。再考慮正在執(zhí)行的是否和自己阻塞，如果正在執(zhí)行的和自己阻塞，那自己也得排隊(duì)，只不過排在前面。（類似寫者優(yōu)先的寫寫線程）如果正在執(zhí)行的和自己不是阻塞的，那么自己就可以直接進(jìn)去執(zhí)行（讀者優(yōu)先的讀讀進(jìn)程）。

如果自己不是優(yōu)先的，那么自己只能老老實(shí)實(shí)的排隊(duì)，就算自己前面有和自己不互斥的線程執(zhí)行也不行。類似寫者優(yōu)先的（讀線程在執(zhí)行，新的寫進(jìn)程等待資源，更新的讀線程只能等寫進(jìn)程釋放，如果有新的寫進(jìn)程進(jìn)來，還可以插隊(duì)，——他只能等待隊(duì)列中所有在等待的寫進(jìn)程釋放完畢再執(zhí)行自己。）

對于讀者優(yōu)先 ：

讀者就是優(yōu)先的。假設(shè)a，b都是同時請求，但是a是讀者那么a優(yōu)先使用資源，還有一點(diǎn)很重要的就是讀者優(yōu)先的讀者可以并行執(zhí)行。而寫著只能單線程執(zhí)行。在執(zhí)行過程中，只要阻塞的寫者在等待過程中有新的讀者進(jìn)來那么他要等待所有讀者完成才能自己釋放自己。

對于寫者優(yōu)先：

無疑所有寫的操作是優(yōu)先的，這個過程可能會產(chǎn)生大量阻塞，因?yàn)橄鄬^快（本來可以并行的讀者被大量阻塞）。如果資源中沒有寫者那么讀者依然可以并行，但是一旦出現(xiàn)寫者在等待讀者資源，那么新的讀者就不能在并行執(zhí)行，要等待所有寫者執(zhí)行完畢才可執(zhí)行讀者。

對于多線程編程的注意點(diǎn)有：

讀者優(yōu)先和寫者優(yōu)先是兩個不同的策略方法，方法有相似之處但是也有很大不同，函數(shù)需要分開完成。

最主要的排序方式基于時間排序，次要的排序以讀者還是寫者誰優(yōu)先為準(zhǔn)則

讀者優(yōu)先或者寫者優(yōu)先的阻塞會導(dǎo)致線程開始時間的變化。而不過采用雙隊(duì)列一個存進(jìn)入時間的排序，一個存結(jié)束時間的排序，修改其中的一個會影響另一個隊(duì)列中元素值不錯，但是如果不對另一個隊(duì)列進(jìn)行增/刪是不會觸發(fā)堆排序的功能（挺重要的）。

可能有些阻塞時候的等待時間和開始時間改變處理比較復(fù)雜，要考慮當(dāng)前是讀致使阻塞，還是寫致使阻塞，還是前面有寫的資源再等待致使阻塞。要用多個變量維系系統(tǒng)使得正確的更改線程的阻塞時間。

我的大體思路（水平有限，不一定很準(zhǔn)確）：

代碼

下面附上我的ac代碼

package 實(shí)驗(yàn); import java.util.Comparator; import java.util.PriorityQueue; import java.util.Queue; import java.util.Scanner; public class morethread { static Scanner sc=new Scanner(System.in); static Queueq1; static Queueend; static thread thread[]; static int time=0; private static void threadcreate(int n) {//創(chuàng)建線程 thread=new thread[n]; for(int i=0;i(comstart2); end=new PriorityQueue(comend); for(int i=0;i=writendtime)//沒有寫操作在前面 { if(team.starttimetimeend)//如果可以更新時間 { timeend=team.starttime+team.totaltime; } } } } } else { thread team=end.poll(); System.out.println("線程"+team.id+" 結(jié)束："+team.type+" 結(jié)束時間"+(team.starttime+team.totaltime)); } } } private static void readerthread(int n)//讀者優(yōu)先 { q1=new PriorityQueue(comstart); end=new PriorityQueue(comend); for(int i=0;istart.starttime)//此時有寫的情況，需要等待阻塞,也就是將此隊(duì)列頭拋出修改開始時間然后再次入隊(duì) { team.starttime=writendtime; q1.add(team); end.remove(team);end.add(team); } else {//此時無寫的操作，無操作或者讀操作 //System.out.println("線程"+team.id+" 開始："+team.type+"操作 時間："+team.starttime+" 結(jié)束時間"+(team.starttime+team.totaltime)); if(team.type.equals("w"))//寫的情況，寫需要檢查是否阻塞自己如果有讀的情況則需要阻塞自己 { int time2=timeend; if(time2=time2)//在這個時間前沒有任何讀或者寫的操作，上鎖,等于號一定有，因?yàn)槎紥伋鏊耍膬?yōu)先級一定最高 { writendtime=team.starttime+team.totaltime; System.out.println("線程"+team.id+" 開始："+team.type+"操作 時間："+team.starttime+" 結(jié)束時間"+(team.starttime+team.totaltime)); } else {//狀態(tài)還有讀操作，需要阻塞 team.starttime=time2; q1.add(team); end.remove(team);end.add(team); } } else//讀的情況 { System.out.println("線程"+team.id+" 開始："+team.type+"操作 時間："+team.starttime+" 結(jié)束時間"+(team.starttime+team.totaltime)); if(team.starttime+team.totaltime>timeend) { timeend=team.starttime+team.totaltime; } } } } else if(!end.isEmpty()){//某個結(jié)束操作在這個時間段 thread team=end.poll(); System.out.println("線程"+team.id+" 結(jié)束："+team.type+" 結(jié)束時間"+(team.starttime+team.totaltime)); } } } public static void main(String[] args) { System.out.println("請輸入n個線程程序"); int n=sc.nextInt(); threadcreate(n); System.out.println("請輸入數(shù)字選擇讀者優(yōu)先或者寫者優(yōu)先\n1:讀者優(yōu)先\n2:寫者優(yōu)先"); int index=sc.nextInt(); while(index<1||index>2) {System.out.println("請輸入正確的數(shù)字");index=sc.nextInt();} if(index==1)//讀者優(yōu)先 { readerthread(n); } else { writerthread(n); } } static Comparatorcomstart=new Comparator() {//讀者優(yōu)先的comparator接口，優(yōu)先時間，時間相同則先返回 public int compare(thread o1, thread o2) { // TODO 自動生成的方法存根 if(o1.starttime==o2.starttime) { return (int)(o1.type.charAt(0)-o2.type.charAt(0));// r w 先r后w } else return o1.starttime-o2.starttime;//返回小根堆 } }; static Comparatorcomstart2=new Comparator() {//寫者優(yōu)先的 public int compare(thread o1, thread o2) { // TODO 自動生成的方法存根 if(o1.starttime==o2.starttime) { return (int)(o2.type.charAt(0)-o1.type.charAt(0));// w r 先w后r } else return o1.starttime-o2.starttime;//返回小根堆 } }; static Comparatorcomend=new Comparator() { public int compare(thread o1, thread o2) { return (int)((o1.starttime+o1.totaltime)-(o2.starttime+o2.totaltime)); } }; static class thread { int id; String type; int starttime; int totaltime; public thread(int id,String type,int starttime,int totaltime) { this.id=id; this.type=type; this.starttime=starttime; this.totaltime=totaltime; } } }

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測試用例：

讀者優(yōu)先：

寫者優(yōu)先：

本人水平有限，?，如果有大佬發(fā)現(xiàn)錯了，請指正。

如果對后端、爬蟲、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法等感性趣歡迎關(guān)注我的個人公眾號交流：bigsai

任務(wù)調(diào)度 多線程

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