编程实现经典的进程同步问题——读者与写者问题

读者与写者问题是多进程并发编程中的经典问题，主要解决的是多个进程同时对共享数据进行读写操作时可能产生的数据不一致性问题。具体来说，该问题假设有若干个读者和一个写者进程，它们同时访问某个共享资源（如一个文件、一个数据库等），读者只读取共享资源而不修改它，而写者则修改共享资源。

由于读者和写者对共享资源的访问方式不同，因此需要对它们的访问进行调度和同步，以防止读写冲突导致数据不一致。下面是一种实现读者与写者问题的方法：

from threading import Lock

class ReaderWriter:
    def __init__(self):
        self.read_count = 0
        self.mutex = Lock()  # 互斥锁，用于保护共享资源的访问
        self.write_lock = Lock()  # 写锁，用于保证写操作的原子性
        
    def start_read(self):
        self.mutex.acquire()
        self.read_count += 1
        if self.read_count == 1:
            self.write_lock.acquire()  # 第一个读者获取写锁，防止写者进程修改共享资源
        self.mutex.release()
        
    def end_read(self):
        self.mutex.acquire()
        self.read_count -= 1
        if self.read_count == 0:
            self.write_lock.release()  # 最后一个读者释放写锁，允许写者进程修改共享资源
        self.mutex.release()
        
    def start_write(self):
        self.write_lock.acquire()  # 写锁保证写操作的原子性
        
    def end_write(self):
        self.write_lock.release()  # 释放写锁

在上述代码中，`ReaderWriter` 类实现了读者与写者的同步和调度。具体来说，它定义了三个方法：

- `start_read`：读者开始读取共享资源时调用该方法，它首先获取互斥锁，然后增加读者计数器，如果是第一个读者，则获取写锁，以防止写者进程修改共享资源。
- `end_read`：读者读取完共享资源时调用该方法，它首先获取互斥锁，然后减少读者计数器，如果是最后一个读者，则释放写锁，允许写者进程修改共享资源。
- `start_write`：写者开始修改共享资源时调用该方法，它直接获取写锁，保证写操作的原子性。
- `end_write`：写者修改完共享资源时调用该方法，它释放写锁。

在实际使用中，可以将共享资源作为 `ReaderWriter` 类的一个属性，并在读者和写者进程中调用相应的方法，以实现进程同步和数据一致性。