讀寫鎖 · cpp

[TOC] # 簡介當有一個線程已經持有互斥鎖時，互斥鎖將所有試圖進入臨界區的線程都阻塞住。但是考慮一種情形，當前持有互斥鎖的線程只是要讀訪問共享資源，而同時有其它幾個線程也想讀取這個共享資源，但是由于互斥鎖的排它性，所有其它線程都無法獲取鎖，也就無法讀訪問共享資源了，但是實際上多個線程同時讀訪問共享資源并不會導致問題。在對數據的讀寫操作中，更多的是讀操作，寫操作較少，例如對數據庫數據的讀寫應用。為了滿足當前能夠允許多個讀出，但只允許一個寫入的需求，線程提供了**讀寫鎖**來實現。讀寫鎖的特點如下： 1）如果有其它線程讀數據，則允許其它線程執行讀操作，但不允許寫操作。 2）如果有其它線程寫數據，則其它線程都不允許讀、寫操作。讀寫鎖分為讀鎖和寫鎖，規則如下： 1）如果某線程申請了讀鎖，其它線程可以再申請讀鎖，但不能申請寫鎖。 2）如果某線程申請了寫鎖，其它線程不能申請讀鎖，也不能申請寫鎖。 POSIX 定義的讀寫鎖的數據類型是： pthread\_rwlock\_t # pthread_rwlock_init函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr); 功能：用來初始化 rwlock 所指向的讀寫鎖。 ? 參數： rwlock：指向要初始化的讀寫鎖指針。 attr：讀寫鎖的屬性指針。如果 attr 為 NULL 則會使用默認的屬性初始化讀寫鎖，否則使用指定的 attr 初始化讀寫鎖。 ? 可以使用宏 PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 靜態初始化讀寫鎖，比如： pthread_rwlock_t my_rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER; ? 這種方法等價于使用 NULL 指定的 attr 參數調用 pthread_rwlock_init() 來完成動態初始化，不同之處在于PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 宏不進行錯誤檢查。 ? 返回值：成功：0，讀寫鎖的狀態將成為已初始化和已解鎖。失敗：非 0 錯誤碼。 ?~~~ # pthread_rwlock_destroy函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：用于銷毀一個讀寫鎖，并釋放所有相關聯的資源（所謂的所有指的是由 pthread_rwlock_init() 自動申請的資源）。參數： rwlock：讀寫鎖指針。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ?~~~ # pthread_rwlock_rdlock函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：以阻塞方式在讀寫鎖上獲取讀鎖（讀鎖定）。如果沒有寫者持有該鎖，并且沒有寫者阻塞在該鎖上，則調用線程會獲取讀鎖。如果調用線程未獲取讀鎖，則它將阻塞直到它獲取了該鎖。一個線程可以在一個讀寫鎖上多次執行讀鎖定。線程可以成功調用 pthread_rwlock_rdlock() 函數 n 次，但是之后該線程必須調用 pthread_rwlock_unlock() 函數 n 次才能解除鎖定。參數： rwlock：讀寫鎖指針。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ? int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); * 用于嘗試以非阻塞的方式來在讀寫鎖上獲取讀鎖。 * 如果有任何的寫者持有該鎖或有寫者阻塞在該讀寫鎖上，則立即失敗返回。 ~~~ # pthread_rwlock_wrlock函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：在讀寫鎖上獲取寫鎖（寫鎖定）。如果沒有寫者持有該鎖，并且沒有寫者讀者持有該鎖，則調用線程會獲取寫鎖。如果調用線程未獲取寫鎖，則它將阻塞直到它獲取了該鎖。參數： rwlock：讀寫鎖指針。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ? int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); * 用于嘗試以非阻塞的方式來在讀寫鎖上獲取寫鎖。 * 如果有任何的讀者或寫者持有該鎖，則立即失敗返回。 ~~~ # pthread_rwlock_unlock函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：無論是讀鎖或寫鎖，都可以通過此函數解鎖。參數： rwlock：讀寫鎖指針。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ~~~ # 例子下面是一個使用讀寫鎖來實現 4 個線程讀寫一段數據是實例。在此示例程序中，共創建了 4 個線程，其中兩個線程用來寫入數據，兩個線程用來讀取數據。當某個線程讀操作時，其他線程允許讀操作，卻不允許寫操作；當某個線程寫操作時，其它線程都不允許讀或寫操作。 ~~~ pthread_rwlock_t rwlock; //讀寫鎖 int num = 1; ? //讀操作，其他線程允許讀操作，卻不允許寫操作 void *fun1(void *arg) { while (1) { pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("read num first===%d\n", num); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(1); } } ? //讀操作，其他線程允許讀操作，卻不允許寫操作 void *fun2(void *arg) { while (1) { pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("read num second===%d\n", num); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(2); } } ? //寫操作，其它線程都不允許讀或寫操作 void *fun3(void *arg) { while (1) { ? pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); num++; printf("write thread first\n"); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(2); } } ? //寫操作，其它線程都不允許讀或寫操作 void *fun4(void *arg) { while (1) { ? pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); num++; printf("write thread second\n"); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(1); } } ? int main() { pthread_t ptd1, ptd2, ptd3, ptd4; ? pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);//初始化一個讀寫鎖 ? //創建線程 pthread_create(&ptd1, NULL, fun1, NULL); pthread_create(&ptd2, NULL, fun2, NULL); pthread_create(&ptd3, NULL, fun3, NULL); pthread_create(&ptd4, NULL, fun4, NULL); ? //等待線程結束，回收其資源 pthread_join(ptd1, NULL); pthread_join(ptd2, NULL); pthread_join(ptd3, NULL); pthread_join(ptd4, NULL); ? pthread_rwlock_destroy(&rwlock);//銷毀讀寫鎖 ? return 0; } ~~~