关于读写锁以及用互斥锁和条件变量实现读写锁(写优先)
2018-04-01 21:09
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读写锁包括读取锁和写入锁,多个读线程可以同时访问共享数据;写线程必须等待所有读线程都释放锁以后,才能取得锁;同样的,读线程必须等待写线程释放锁后,才能取得锁;也就是说读写锁要确保的是如下互斥关系:可以同时读,但是读-写,写-写都是互斥的;明白这一点就很好做了。读写锁的分配规则:1.只要没有线程持有某个给定的读写锁用于写,那么任意数目的线程可以持有该读写锁写锁用于读。2.仅当没有线程持有某个给定的的读写锁用于读或者用于写时,才能分配该读写锁用于写。
通俗点说就是当没有写锁时,就可以加读锁且任意线程可以同时加,而写锁只能有一个,且必须在没有读锁时才能加上,一般来说,写锁优先。读写锁的数据类型为pthread_rwlock_t,可以用PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER来初始化。
以上三个基本函数返回值均:成功返回0,出错返回正的错误值;
返回值同上;要注意的是,上面两个函数尝试获取一个读出锁或者写入锁,但是如果该锁不能马上获得,那就返回一个EBUSY错误,而不是把调用线程投入睡眠。
如何用互斥锁和条件变量实现读写锁呢?
以写锁优先为例:先定义基本的pthread_rwlock_t数据类型和操做读写锁的各个函数的函数原型,即my_pthread_rwlock.h头文件;
函数实现部分:
再是测试程序:
结果:
这样子一个写优先的读写锁就实现了,读优先的话也是同样原理的,只是部分代码的执行顺序和部分条件判定不同而已
事与冀盼又落差,请不必惊怕
通俗点说就是当没有写锁时,就可以加读锁且任意线程可以同时加,而写锁只能有一个,且必须在没有读锁时才能加上,一般来说,写锁优先。读写锁的数据类型为pthread_rwlock_t,可以用PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER来初始化。
#include<pthread.h> int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwptr); int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwptr); int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwptr);
以上三个基本函数返回值均:成功返回0,出错返回正的错误值;
#include<pthread.h> int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwptr); int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwptr);
返回值同上;要注意的是,上面两个函数尝试获取一个读出锁或者写入锁,但是如果该锁不能马上获得,那就返回一个EBUSY错误,而不是把调用线程投入睡眠。
如何用互斥锁和条件变量实现读写锁呢?
以写锁优先为例:先定义基本的pthread_rwlock_t数据类型和操做读写锁的各个函数的函数原型,即my_pthread_rwlock.h头文件;
#pragma once #include<pthread.h> #include<stdio.h> #include<errno.h> #include<stdlib.h> typedef struct { pthread_mutex_t rw_mutex; pthread_cond_t rw_condreaders; pthread_cond_t rw_condwriters; int rw_magic; int rw_nwaitreaders; int rw_nwaitwriters; int rw_refcount; // 0 >0 ==-1 }my_pthread_rwlock_t; #define RW_MAGIC 0x19960511 //魔法数,可修改 #define MY_PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER {PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, PTHREAD_COND_INITIALIZER, PTHREAD_COND_INITIALIZER,\ RW_MAGIC,0,0,0} typedef int my_pthread_rwlockattr_t; int my_pthread_rwlock_init(my_pthread_rwlock_t *rw, my_pthread_rwlockattr_t *attr); int my_pthread_rwlock_destroy(my_pthread_rwlock_t *rw); int my_pthread_rwlock_rdlock(my_pthread_rwlock_t *rw); int my_pthread_rwlock_wrlock(my_pthread_rwlock_t *rw); int my_pthread_rwlock_unlock(my_pthread_rwlock_t *rw); int my_pthread_rwlock_tryrdlock(my_pthread_rwlock_t *rw); int my_pthread_rwlock_trywrlock(my_pthread_rwlock_t *rw);
函数实现部分:
#include"my_pthread_rwlock.h" int my_pthread_rwlock_init(my_pthread_rwlock_t *rw, my_pthread_rwlockattr_t *attr) { int result; if(attr != NULL) return -1; if((result = pthread_mutex_init(&rw->rw_mutex, NULL)) != 0) goto err1; if((result = pthread_cond_init(&rw->rw_condreaders, NULL)) != 0) goto err2; if((result = pthread_cond_init(&rw->rw_condwriters, NULL)) != 0) goto e 4000 rr3; rw->rw_nwaitreaders = 0; rw->rw_nwaitwriters = 0; rw->rw_refcount = 0; rw->rw_magic = RW_MAGIC; return 0; err3: pthread_cond_destroy(&rw->rw_condreaders); err2: pthread_cond_destroy(&rw->rw_mutex); err1: return result; } int my_pthread_rwlock_rdlock(my_pthread_rwlock_t *rw) { int result; if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if((result = pthread_mutex_lock(&rw->rw_mutex)) != 0) return result; while(rw->rw_refcount<0 || rw->rw_nwaitwriters>0)//在有写锁的条件下等待 { rw->rw_nwaitreaders++; result = pthread_cond_wait(&rw->rw_condreaders, &rw->rw_mutex); rw->rw_nwaitreaders--; if(result != 0) break; } if(result == 0) rw->rw_refcount++; pthread_mutex_unlock(&rw->rw_mutex); return result; } int my_pthread_rwlock_wrlock(my_pthread_rwlock_t *rw) { int result; if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if((result = pthread_mutex_lock(&rw->rw_mutex)) != 0) return result; while(rw->rw_refcount != 0)//有锁时等待 { rw->rw_nwaitwriters++; result = pthread_cond_wait(&rw->rw_condwriters, &rw->rw_mutex); rw->rw_nwaitwriters--; if(result != 0) break; } if(result == 0) rw->rw_refcount = -1; pthread_mutex_unlock(&rw->rw_mutex); return result; } int my_pthread_rwlock_unlock(my_pthread_rwlock_t *rw) { int result; if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if((result = pthread_mutex_lock(&rw->rw_mutex)) != 0) return result; if(rw->rw_refcount > 0) rw->rw_refcount--; else if(rw->rw_refcount == -1) rw->rw_refcount = 0; else printf("unlock error.\n"); if(rw->rw_nwaitwriters > 0)//写锁优先 { if(rw->rw_refcount == 0) { result = pthread_cond_signal(&rw->rw_condwriters); } } else if(rw->rw_nwaitreaders > 0)//唤醒读锁 result = pthread_cond_broadcast(&rw->rw_condreaders); pthread_mutex_unlock(&rw->rw_mutex); return result; } int my_pthread_rwlock_tryrdlock(my_pthread_rwlock_t *rw) { int result; if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if((result = pthread_mutex_lock(&rw->rw_mutex)) != 0) return result; if(rw->rw_refcount < 0 || rw->rw_nwaitwriters > 0) result = EBUSY; else rw->rw_refcount++; pthread_mutex_unlock(&rw->rw_mutex); return result; } int my_pthread_rwlock_trywrlock(my_pthread_rwlock_t *rw) { int result; if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if((result = pthread_mutex_lock(&rw->rw_mutex)) != 0) return result; if(rw->rw_refcount != 0) result = EBUSY; else rw->rw_refcount = -1; pthread_mutex_unlock(&rw->rw_mutex); return result; } int my_pthread_rwlock_destroy(my_pthread_rwlock_t *rw) { if(rw->rw_magic != RW_MAGIC) return -1; if(rw->rw_refcount != 0 || rw->rw_nwaitwriters != 0) return EBUSY; pthread_mutex_destroy(&rw->rw_mutex); pthread_cond_destroy(&rw->rw_condreaders); pthread_cond_destroy(&rw->rw_condwriters); rw->rw_magic = 0; return 0; }
再是测试程序:
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<pthread.h> #include"my_pthread_rwlock.h" my_pthread_rwlock_t rwlock = MY_PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER; void * thread_fun1(void *arg) { my_pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); printf("thread 1 wrlock.\n"); sleep(3); my_pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } void * thread_fun2(void *arg) { my_pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); printf("thread 2 wrlock.\n"); my_pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } void * thread_fun3(void *arg) { my_pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("thread 3 rdlock.\n"); my_pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } int main() { pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun1, NULL); sleep(1); pthread_create(&tid3, NULL, thread_fun3, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun2, NULL); pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_join(tid3, NULL); return 0; }
结果:
这样子一个写优先的读写锁就实现了,读优先的话也是同样原理的,只是部分代码的执行顺序和部分条件判定不同而已
事与冀盼又落差,请不必惊怕
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