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Linux系統編程 —讀寫鎖rwlock

2020-09-28 18:04:26 作業系統

讀寫鎖是另一種實作執行緒間同步的方式,與互斥量類似,但讀寫鎖將操作分為讀、寫兩種方式,可以多個執行緒同時占用讀模式的讀寫鎖,這樣使得讀寫鎖具有更高的并行性,

讀寫鎖的特性為:寫獨占,讀共享;寫鎖優先級高,對于讀寫鎖,掌握了這12個字就足矣了,

Linux環境下,讀寫鎖具有以下三種狀態:

  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

雖然讀寫鎖有讀鎖、寫鎖、不加鎖三種狀態,但其實它只有一把鎖,而非三把,

前文提到,讀寫鎖的特性為:寫獨占,讀共享;寫鎖優先級高,具體來講:

  1. 讀寫鎖是“寫模式加鎖”時, 解鎖前,所有嘗試對該鎖進行加鎖(不管是讀鎖還是寫鎖)的執行緒都會被阻塞;--> 寫獨占
  2. 讀寫鎖是“讀模式加鎖”時, 如果執行緒以讀模式對其加鎖會成功;如果執行緒以寫模式加鎖會阻塞,--> 讀共享
  3. 讀寫鎖是“讀模式加鎖”時, 既有試圖以寫模式加鎖的執行緒,也有試圖以讀模式加鎖的執行緒,那么讀寫鎖會阻塞隨后的讀模式鎖請求,優先滿足寫模式鎖,--> 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,

讀寫鎖非常適合于對資料結構讀的次數遠大于寫的情況,因為讀鎖是共享的,這樣可以提高并行性,

主要應用函式:

pthread_rwlock_init函式
pthread_rwlock_destroy函式
pthread_rwlock_rdlock函式
pthread_rwlock_wrlock函式
pthread_rwlock_tryrdlock函式
pthread_rwlock_trywrlock函式
pthread_rwlock_unlock函式

以上7 個函式的回傳值都是:成功回傳0,失敗直接回傳錯誤號,

pthread_rwlock_t型別:用于定義一個讀寫鎖變數,比如:pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init函式

函式原型:

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

函式作用:

初始化一把讀寫鎖

引數說明:

rwlock:傳出引數,呼叫時應傳&rwlock給該函式;

attr:表示讀寫鎖屬性,通常傳NULL,表示使用默認屬性;

pthread_rwlock_destroy函式

函式原型:

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

銷毀一把讀寫鎖

pthread_rwlock_rdlock函式

函式原型:

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

以讀方式請求讀寫鎖,(常簡稱為:請求讀鎖)

pthread_rwlock_wrlock函式

函式原型:

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

以寫方式請求讀寫鎖,(常簡稱為:請求寫鎖)

pthread_rwlock_unlock函式

函式原型:

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

解鎖,

pthread_rwlock_tryrdlock函式

函式原型:

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

非阻塞以讀方式請求讀寫鎖(非阻塞請求讀鎖)

pthread_rwlock_trywrlock函式

函式原型:

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

函式作用:

非阻塞以寫方式請求讀寫鎖(非阻塞請求寫鎖)

/* 3個執行緒不定時 "寫" 全域資源,5個執行緒不定時 "讀" 同一全域資源 */

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int counter;                          //全域資源
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);            //釋放讀寫瑣

    return 0;
}

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