多线程环境下读者-写者问题模拟与实现

本文档主要探讨了Windows编程中的一个经典并发问题——读者-写者问题（Reader-Writer Problem），这是一个在多线程环境下处理文件访问同步的经典案例。在多线程环境中，多个读者和写者可能同时尝试访问同一文件，导致数据一致性问题。为了解决这个问题，通常采用互斥量（Mutex）或信号量（Semaphore）来实现对共享资源的控制。 在提供的C++代码中，我们看到了使用`CRITICAL_SECTION`（互斥段）作为同步机制。`#define`宏`numr3`定义了3个读者线程（Reader），`numw2`定义了2个写者线程（Writer）。关键部分在于`Reader`和`Writer`函数的实现： 1. **Reader**函数： - 读者线程会无限循环，每隔5秒执行一次。 - 在进入临界区（EnterCriticalSection(&mutexr)）后，首先检查当前是否有其他写者正在写入（ReadCount==0），如果没有，接着进入全局临界区（EnterCriticalSection(&mutex））。 - 读取文件内容后，增加读取计数（ReadCount++），然后离开全局临界区。 - 再次进入局部临界区，检查读取计数是否降回0，如果为0则退出临界区，完成读操作。 - 最后离开局部临界区，等待5秒后继续下一轮读取。 2. **Writer**函数： - 写者线程也遵循类似的循环，但在操作文件前先打印一条消息，并在写入前后分别锁定全局临界区（mutex）。 - 写入文件内容后，立即离开临界区，然后等待5秒后继续下一轮写入。 在`main`函数中，初始化了全局临界区（mutex）和读取计数（ReadCount），并设置了规则：所有线程的操作周期是5秒，读取操作每次持续3秒，且同一时间内最多允许一个写者操作。 通过这样的设计，读者和写者之间的访问被有效地控制，确保了数据的一致性和安全性。当一个写者在写入时，其他所有线程都被阻塞；而在读取期间，多个读者可以并发地进行读取，但写者仍然需要等待，直到所有读者完成他们的读取请求。这在Windows编程中是一个常见的并发控制策略，适用于需要限制多个线程对共享资源访问的情况。