理解与实现：多线程同步实战——读者-写者与哲学家就餐

本次实验的主要目的是深入理解多进程和多线程协作中的潜在问题，并通过实践掌握Linux系统中的同步工具。实验目标包括参考课件中的伪代码，用多线程编程技术实现两个经典的并发控制问题：读者-写者问题和哲学家就餐问题。 在读者-写者问题中，有两个并发的进程组，一个是读取者，负责读取共享文件，另一个是写者，负责向文件中写入数据。关键在于如何保证数据一致性，避免读写冲突。实验要求允许多个读取者同时读取，但写者必须确保在写入前没有其他读写者。这通常通过信号量机制来实现，比如使用一个互斥锁mutex来保护读写操作，读取者在获取到锁后方可读取，写者在写入前需先释放所有已有的锁。 哲学家就餐问题是一个著名的死锁例子，涉及五个哲学家共享一个公共资源——面条和餐叉。每个哲学家必须同时拿到两个相邻的餐叉才能进食。通过使用信号量，可以模拟这种限制，比如使用一个mutex信号量控制全局的进餐操作，而每个哲学家对应的信号量s[i]用于控制他们能否同时使用左右两侧的餐叉。当一个哲学家试图进食时，首先尝试获取两个信号量，如果失败则进入阻塞状态，直到条件满足时再唤醒。同时，当哲学家完成进餐后，会释放信号量以允许其他哲学家尝试。 整个实验将涉及同步原语（如信号量）的使用，以及如何通过线程间的通信来协调这些操作，确保并发执行过程中的正确性和公平性。学生将在实践中学习到如何处理并发环境下的并发控制和资源管理，这对于理解和应对实际生产环境中的并发问题至关重要。通过这个实验，不仅可以增强对操作系统原理的理解，还能提升编程实践能力，特别是在并发编程和错误预防方面。