读写锁 · cpp

[TOC] # 简介当有一个线程已经持有互斥锁时，互斥锁将所有试图进入临界区的线程都阻塞住。但是考虑一种情形，当前持有互斥锁的线程只是要读访问共享资源，而同时有其它几个线程也想读取这个共享资源，但是由于互斥锁的排它性，所有其它线程都无法获取锁，也就无法读访问共享资源了，但是实际上多个线程同时读访问共享资源并不会导致问题。在对数据的读写操作中，更多的是读操作，写操作较少，例如对数据库数据的读写应用。为了满足当前能够允许多个读出，但只允许一个写入的需求，线程提供了**读写锁**来实现。读写锁的特点如下： 1）如果有其它线程读数据，则允许其它线程执行读操作，但不允许写操作。 2）如果有其它线程写数据，则其它线程都不允许读、写操作。读写锁分为读锁和写锁，规则如下： 1）如果某线程申请了读锁，其它线程可以再申请读锁，但不能申请写锁。 2）如果某线程申请了写锁，其它线程不能申请读锁，也不能申请写锁。 POSIX 定义的读写锁的数据类型是： pthread\_rwlock\_t # pthread_rwlock_init函数 ~~~ #include <pthread.h> int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr); 功能：用来初始化 rwlock 所指向的读写锁。参数： rwlock：指向要初始化的读写锁指针。 attr：读写锁的属性指针。如果 attr 为 NULL 则会使用默认的属性初始化读写锁，否则使用指定的 attr 初始化读写锁。可以使用宏 PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 静态初始化读写锁，比如： pthread_rwlock_t my_rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER; 这种方法等价于使用 NULL 指定的 attr 参数调用 pthread_rwlock_init() 来完成动态初始化，不同之处在于PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 宏不进行错误检查。返回值：成功：0，读写锁的状态将成为已初始化和已解锁。失败：非 0 错误码。 ~~~ # pthread_rwlock_destroy函数 ~~~ #include <pthread.h> int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：用于销毁一个读写锁，并释放所有相关联的资源（所谓的所有指的是由 pthread_rwlock_init() 自动申请的资源）。参数： rwlock：读写锁指针。返回值：成功：0 失败：非 0 错误码 ~~~ # pthread_rwlock_rdlock函数 ~~~ #include <pthread.h> int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：以阻塞方式在读写锁上获取读锁（读锁定）。如果没有写者持有该锁，并且没有写者阻塞在该锁上，则调用线程会获取读锁。如果调用线程未获取读锁，则它将阻塞直到它获取了该锁。一个线程可以在一个读写锁上多次执行读锁定。线程可以成功调用 pthread_rwlock_rdlock() 函数 n 次，但是之后该线程必须调用 pthread_rwlock_unlock() 函数 n 次才能解除锁定。参数： rwlock：读写锁指针。返回值：成功：0 失败：非 0 错误码 int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); * 用于尝试以非阻塞的方式来在读写锁上获取读锁。 * 如果有任何的写者持有该锁或有写者阻塞在该读写锁上，则立即失败返回。 ~~~ # pthread_rwlock_wrlock函数 ~~~ #include <pthread.h> int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：在读写锁上获取写锁（写锁定）。如果没有写者持有该锁，并且没有写者读者持有该锁，则调用线程会获取写锁。如果调用线程未获取写锁，则它将阻塞直到它获取了该锁。参数： rwlock：读写锁指针。返回值：成功：0 失败：非 0 错误码 int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); * 用于尝试以非阻塞的方式来在读写锁上获取写锁。 * 如果有任何的读者或写者持有该锁，则立即失败返回。 ~~~ # pthread_rwlock_unlock函数 ~~~ #include <pthread.h> int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 功能：无论是读锁或写锁，都可以通过此函数解锁。参数： rwlock：读写锁指针。返回值：成功：0 失败：非 0 错误码 ~~~ # 例子下面是一个使用读写锁来实现 4 个线程读写一段数据是实例。在此示例程序中，共创建了 4 个线程，其中两个线程用来写入数据，两个线程用来读取数据。当某个线程读操作时，其他线程允许读操作，却不允许写操作；当某个线程写操作时，其它线程都不允许读或写操作。 ~~~ pthread_rwlock_t rwlock; //读写锁 int num = 1; //读操作，其他线程允许读操作，却不允许写操作 void *fun1(void *arg) { while (1) { pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("read num first===%d\n", num); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(1); } } //读操作，其他线程允许读操作，却不允许写操作 void *fun2(void *arg) { while (1) { pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("read num second===%d\n", num); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(2); } } //写操作，其它线程都不允许读或写操作 void *fun3(void *arg) { while (1) { pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); num++; printf("write thread first\n"); pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(2); } } //写操作，其它线程都不允许读或写操作 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);//初始化一个读写锁 //创建线程 pthread_create(&ptd1, NULL, fun1, NULL); pthread_create(&ptd2, NULL, fun2, NULL); pthread_create(&ptd3, NULL, fun3, NULL); pthread_create(&ptd4, NULL, fun4, NULL); //等待线程结束，回收其资源 pthread_join(ptd1, NULL); pthread_join(ptd2, NULL); pthread_join(ptd3, NULL); pthread_join(ptd4, NULL); pthread_rwlock_destroy(&rwlock);//销毁读写锁 return 0; } ~~~