请求：实现Readers-writers问题的无死锁伪代码（每写者配5读者）

核心逻辑 #

• 无写者等待时，允许任意数量读者同时访问数据库
• 有写者等待时，最多允许 5 × 等待写者数 的读者同时活跃，既避免写者长期饥饿，又控制读者数量降低死锁风险
• 通过互斥锁保护共享计数器，用信号量协调数据库的独占/共享访问权限

伪代码实现 #

共享变量 #

int active_readers = 0       // 当前正在访问的读者数量
int waiting_writers = 0      // 等待访问的写者数量
semaphore mutex = 1          // 保护共享变量的互斥锁
semaphore db_access = 1      // 控制数据库访问：写者独占，读者共享
semaphore reader_turn = 1    // 协调读者与写者的排队顺序，避免死锁与饥饿

读者线程流程 #

读者线程执行步骤:
1. P(reader_turn)               // 获取读者轮次锁，确保调度公平性
2. P(mutex)
   a. 若 waiting_writers == 0:
      - active_readers += 1
      - 若 active_readers == 1:
          P(db_access)          // 第一个读者抢占数据库权限，阻止写者进入
   b. 否则:
      - 若 active_readers < 5 * waiting_writers:
          active_readers += 1
          - 若 active_readers == 1:
              P(db_access)
      - 否则:
          V(mutex)
          V(reader_turn)
          返回步骤1重新尝试    // 超过读者限额，等待写者处理后再排队
3. V(mutex)
4. V(reader_turn)

5. 执行数据库读取操作...

6. P(mutex)
   a. active_readers -= 1
   b. 若 active_readers == 0:
       V(db_access)              // 最后一个读者释放数据库权限，允许写者进入
7. V(mutex)

写者线程流程 #

写者线程执行步骤:
1. P(mutex)
   a. waiting_writers += 1
2. V(mutex)

3. P(db_access)                  // 等待数据库空闲（无读者/其他写者）

4. P(mutex)
   a. waiting_writers -= 1
5. V(mutex)

6. 执行数据库写入操作...

7. V(db_access)
8. V(reader_turn)                // 唤醒等待的读者，让其重新检查进入条件

关键说明 #

• mutex 严格保护共享计数器的修改，避免竞态条件
• reader_turn 防止读者无限抢占导致写者饥饿，同时确保写者完成后读者能及时重新评估进入资格
• 写者等待时的读者限额（5×等待写者数）平衡了读者并发效率与写者的响应速度

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AstroD_