请对下列问题 给出设计理念(以c++为例)1、 数据集在几个并发进程之间共享: reader-仅读取数据集;它们不执行任何更新。 writer——两者都可以读写。 2、 问题–允许多个阅读器(最多8个)同时阅读。只有一个写入程序可以同时访问共享数据。
时间: 2024-03-24 18:41:36 浏览: 80
读者-写者问题C++程序
5星 · 资源好评率100%
对于这个问题,我会采用读写锁(Reader-Writer Lock)来进行实现。读写锁可以实现多个读者同时读取共享数据,但是只允许一个写者进行写操作。读写锁可以提高并发性能,减少线程等待时间。
在C++中,我们可以使用标准库提供的读写锁类std::shared_mutex来实现。对于读者,我们使用std::shared_lock来进行加锁,而对于写者,我们使用std::unique_lock来进行加锁。在读写锁中,写锁具有更高的优先级,即如果有写锁请求,那么读锁的请求就会被阻塞,直到写锁被释放。
具体实现时,我们可以定义一个数据集类,在类中定义std::shared_mutex对象作为锁,在读取数据时加上读锁,写入数据时加上写锁。同时,我们可以定义一个计数器来记录当前有多少个读者正在读取数据,如果达到了最大允许的读者数,新的读者就会被阻塞,直到有读者释放读锁。
下面是一个简单的示例代码:
```c++
#include <shared_mutex>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std;
class DataSet {
public:
DataSet() : data(0), reader_count(0) {}
int read() {
// 加读锁
std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(mtx);
// 模拟读取数据需要耗费时间
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
return data;
}
void write(int new_data) {
// 加写锁
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mtx);
// 模拟写入数据需要耗费时间
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
data = new_data;
}
private:
int data;
std::shared_mutex mtx;
int reader_count;
const int MAX_READER_COUNT = 8;
};
void reader_func(DataSet& ds, int id) {
while (true) {
int data = ds.read();
cout << "Reader " << id << " read data: " << data << endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}
}
void writer_func(DataSet& ds, int id) {
while (true) {
int new_data = rand() % 100;
ds.write(new_data);
cout << "Writer " << id << " write data: " << new_data << endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
}
}
int main() {
DataSet ds;
vector<std::thread> readers;
vector<std::thread> writers;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
readers.emplace_back([&] {reader_func(ds, i); });
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
writers.emplace_back([&] {writer_func(ds, i); });
}
for (auto& reader : readers) {
reader.join();
}
for (auto& writer : writers) {
writer.join();
}
return 0;
}
```
在这个示例代码中,我们定义了一个DataSet类来表示数据集,其中包含一个整数数据、一个std::shared_mutex对象和一个读者计数器。在read()方法中,我们使用std::shared_lock对象加读锁,然后模拟读取数据需要耗费时间,最后返回数据。在write()方法中,我们使用std::unique_lock对象加写锁,然后模拟写入数据需要耗费时间,最后更新数据。在reader_func和writer_func函数中,我们分别模拟多个读者和一个写者对数据集的访问。
在main函数中,我们启动了8个读者线程和3个写者线程,模拟多个读者和一个写者对数据集的访问。
阅读全文