Linux：使用讀寫鎖使線程同步
基礎與控制原語
讀寫鎖
與互斥量類似，但讀寫鎖允許更高的並行性。其特性為：寫獨占，讀共享。
讀寫鎖狀態：
一把讀寫鎖具備三種狀態：
1. 讀模式下加鎖狀態 (讀鎖)
2. 寫模式下加鎖狀態 (寫鎖)
3. 不加鎖狀態
讀寫鎖特性：
- 讀寫鎖是"寫模式加鎖"時， 解鎖前，所有對該鎖加鎖的線程都會被阻塞。
- 讀寫鎖是"讀模式加鎖"時， 如果線程以讀模式對其加鎖會成功；如果線程以寫模式加鎖會阻塞。
- 讀寫鎖是"讀模式加鎖"時， 既有試圖以寫模式加鎖的線程，也有試圖以讀模式加鎖的線程。那麽讀寫鎖會阻塞隨後的讀模式鎖請求。優先滿足寫模式鎖。讀鎖、寫鎖並行阻塞，寫鎖優先級高
讀寫鎖也叫共享-獨占鎖。當讀寫鎖以讀模式鎖住時，它是以共享模式鎖住的；當它以寫模式鎖住時，它是以獨占模式鎖住的。寫獨占、讀共享。
讀寫鎖非常適合於對數據結構讀的次數遠大於寫的情況。
主要應用函數：
pthread_rwlock_init函數
pthread_rwlock_destroy函數
pthread_rwlock_rdlock函數
pthread_rwlock_wrlock函數
pthread_rwlock_tryrdlock函數
pthread_rwlock_trywrlock函數
pthread_rwlock_unlock函數
以上7 個函數的返回值都是：成功返回0， 失敗直接返回錯誤號。
pthread_rwlock_t類型 用於定義一個讀寫鎖變量。
pthread_rwlock_t rwlock;
pthread_rwlock_init函數
初始化一把讀寫鎖
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
參2：attr表讀寫鎖屬性，通常使用默認屬性，傳NULL即可。
pthread_rwlock_destroy
銷毀一把讀寫鎖
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_rdlock函數
以讀方式請求讀寫鎖。（常簡稱為：請求讀鎖）
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_wrlock函數
以寫方式請求讀寫鎖。（常簡稱為：請求寫鎖）
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_unlock函數
解鎖
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_tryrdlock函數
非阻塞以讀方式請求讀寫鎖（非阻塞請求讀鎖）
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
pthread_rwlock_trywrlock函數
非阻塞以寫方式請求讀寫鎖（非阻塞請求寫鎖）
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
讀寫鎖示例
看如下示例，同時有多個線程對同一全局數據讀、寫操作。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
pthread_rwlock_t rwlock;
long int love;
void *pth_wr(void *arg)
{
int i = (int)arg;
while (love <= 520)
{
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);//請求寫鎖
printf("write================全局變量love = %ld, 我是%d號線程。\n", love += 40, i + 1);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);//解鎖
sleep(1);
}
return NULL;
}
void *pth_rd(void *arg)
{
int i = (int)arg;
while (love <= 520)
{
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);//請求讀鎖
printf("全局變量love = %ld, 我是%d號線程。————— - read\n", love, i + 1);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);//解鎖
sleep(1);
}
return NULL;
}
int main(void)
{
pthread_t pth[10];
int i;
pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
for (i = 0; i != 5; i++)//寫
{
pthread_create(&pth[i], NULL, pth_wr, (void *)i);
}
for (i = 0; i != 5; i++)//讀
{
pthread_create(&pth[5 + i], NULL, pth_rd, (void *)i);
}
while (1)
{
if (love >= 520)
{
for (int j = 0; j != 10; j++)
{
pthread_cancel(pth[j]);//殺死線程
pthread_join(pth[j], NULL);//回收線程
}
break;
}
}
return 0;
}
在裏面，定義了一個全局變量love，當love大於520的時候就停止讀寫並殺死回收線程。讀寫鎖加解鎖的位置和互斥量加解鎖的位置一樣，直接看結果吧：
看，讀數據的時候時一致的，並且讀出來的數據與前面寫進去的數據保持一致，並沒有出現讀出的數據和寫入的數據不一致的情況。雖然線程執行順序沒有順序，但是這並不重要，這只是內核調度和線程爭奪資源的結果，我們關心的不是線程執行順序，而是結果。很明顯，加了鎖之後整整齊齊，是我們想要的效果；當然這樣寫在64位上編譯的時候會有警告：
原因我在上一篇博客上說了的，這裏不再做解釋。
現在我們來看看不加鎖的情況，代碼就是把那些鎖去掉就是。
這是每次加40的結果；
這是每次加20的結果，可以看到，次數越多，混亂的情況就越嚴重。
Linux：使用讀寫鎖使線程同步