Linux系统编程 —读写锁rgwock

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

读写锁是另一种实现线程间同步的方式。与互斥量类似，但读写锁将操作分为读、写两种方式，可以多个线程同时占用读模式的读写锁，这样使得读写锁具有更高的并行性。

读写锁的特性为：写独占，读共享；写锁优先级高。对于读写锁，掌握了这12个字就足矣了。

Linux环境下，读写锁具有以下三种状态：

读模式下加锁状态 (读锁)

写模式下加锁状态 (写锁)

不加锁状态

虽然读写锁有读锁、写锁、不加锁三种状态，但其实它只有一把锁，而非三把。

前文提到，读写锁的特性为：写独占，读共享；写锁优先级高。具体来讲：

读写锁是“写模式加锁”时，解锁前，所有尝试对该锁进行加锁（不管是读锁还是写锁）的线程都会被阻塞；--> 写独占

读写锁是“读模式加锁”时，如果线程以读模式对其加锁会成功；如果线程以写模式加锁会阻塞。--> 读共享

读写锁是“读模式加锁”时，既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求，优先满足写模式锁。--> 写锁优先级高

读写锁也叫共享-独占锁。当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。写独占、读共享。

读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。因为读锁是共享的，这样可以提高并行性。

主要应用函数：

pthread_rwlock_init函数

pthread_rwlock_destroy函数

pthread_rwlock_rdlock函数

pthread_rwlock_wrlock函数

pthread_rwlock_tryrdlock函数

pthread_rwlock_trywrlock函数

pthread_rwlock_unlock函数

以上7 个函数的返回值都是：成功返回0，失败直接返回错误号。

pthread_rwlock_t类型：用于定义一个读写锁变量，比如：pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init函数

函数原型：

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

函数作用：

初始化一把读写锁

参数说明：

rwlock：传出参数，调用时应传&rwlock给该函数；

attr：表示读写锁属性，通常传NULL，表示使用默认属性；

pthread_rwlock_destroy函数

函数原型：

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

销毁一把读写锁

pthread_rwlock_rdlock函数

函数原型：

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

以读方式请求读写锁。（常简称为：请求读锁）

pthread_rwlock_wrlock函数

函数原型：

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

以写方式请求读写锁。（常简称为：请求写锁）

pthread_rwlock_unlock函数

函数原型：

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

解锁。

pthread_rwlock_tryrdlock函数

函数原型：

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

非阻塞以读方式请求读写锁（非阻塞请求读锁）

pthread_rwlock_trywrlock函数

函数原型：

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函数作用：

非阻塞以写方式请求读写锁（非阻塞请求写锁）

/* 3个线程不定时 "写" 全局资源，5个线程不定时 "读" 同一全局资源 */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
int counter;                          //全局资源
pthread_rwlock_t rwlock;
void *th_write(void *arg)
{
int t;
int i = (int)arg;
while (1) {
t = counter;
usleep(1000);
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
printf("=======write %d: %lu: counter=%d ++counter=%d\n", i, pthread_self(), t, ++counter);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
usleep(5000);
}
return NULL;
}
void *th_read(void *arg)
{
int i = (int)arg;
while (1) {
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
printf("----------------------------read %d: %lu: %d\n", i, pthread_self(), counter);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
usleep(900);
}
return NULL;
}
int main(void)
{
int i;
pthread_t tid[8];
pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
for (i = 0; i < 3; i++)
pthread_create(&tid[i], NULL, th_write, (void *)i);
for (i = 0; i < 5; i++)
pthread_create(&tid[i+3], NULL, th_read, (void *)i);
for (i = 0; i < 8; i++)
pthread_join(tid[i], NULL);
pthread_rwlock_destroy(&rwlock);            //释放读写琐
return 0;
}