Что вы можете рассказать о проблеме Reader-Writer?

Проблема Reader-Writer (читатель-писатель) возникает при параллельном доступе к разделяемому ресурсу.

Суть проблемы:

• Множество потоков одновременно читают данные.
• Ограниченное количество потоков (обычно один) пишут данные.
• Чтение не меняет данные, поэтому несколько читателей могут работать параллельно.
• Запись меняет данные, поэтому только один писатель может работать одновременно, и во время записи не должно быть ни читателей, ни писателей.

Цель: Обеспечить корректный доступ к ресурсу, предотвращая состояние гонки и взаимные блокировки (deadlocks), при этом максимизируя параллелизм для операций чтения.

Простые решения могут привести к:

• Голоданию писателей: Если постоянно есть активные читатели, писатели могут никогда не получить доступ.
• Голоданию читателей: Если приоритет отдается писателям, постоянные операции записи могут блокировать читателей.

Типичные решения используют:

• Мьютексы: для монопольного доступа (либо один читатель/писатель, либо никого). Слишком ограничительно для читателей.
• Семефоры: для управления доступом, позволяя нескольким читателям, но только одному писателю.
• Состояния (Conditions): для ожидания определенных условий (например, пока все писатели закончат).
• pthread_rwlock_t (POSIX): Нативный примитив для Reader-Writer блокировок.

Пример использования pthread_rwlock_t:

#include <pthread.h>

// Инициализация блокировки
pthread_rwlock_t rwlock;
pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

// Захват блокировки для чтения
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
// Чтение данных
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

// Захват блокировки для записи
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
// Запись данных
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

// Уничтожение блокировки
pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

В iOS/macOS, можно использовать:

• Аналогичные примитивы из libpthread.
• Dispatch Barriers с GCD: можно отправлять задачи на конкурентную очередь, используя барьер для задач записи. Задачи до барьера выполнятся до него, барьерная задача выполнится одна, а задачи после барьера начнутся после его завершения.

let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.readerWriter", attributes: .concurrent)
var sharedData: [Int] = []

// Чтение
concurrentQueue.async {
    // Безопасно читать sharedData здесь, могут быть другие читатели
}

// Запись (используем .barrier флаг)
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
    // Безопасно писать в sharedData здесь, гарантируется монопольный доступ
    sharedData.append(1)
}

Выбор решения зависит от конкретных требований к производительности, приоритетам читателей/писателей и платформы разработки.