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RWMutex:共享/專有的遞回互斥鎖

2020-09-21 16:15:53 後端開發

具有共享/獨占訪問權限,且具有升級/降級功能的互斥鎖

 

介紹

我的目標是創建可以充當讀/寫鎖定機制的物件,任何執行緒都可以鎖定它以進行讀取,但是只有一個執行緒可以鎖定它以進行寫入,在寫入執行緒釋放它之前,所有其他執行緒都將等待,在釋放任何其他執行緒之前,寫執行緒不會獲取互斥體,

 

我可以使用Slim Reader / Writer鎖,但是:

  • 它們不是遞回的,例如,AcquireSRWLockExclusive()如果同一執行緒較早呼叫同一函式,則對的呼叫將阻塞,
  • 它們不可升級,例如,已將鎖鎖定為讀取訪問權限的執行緒無法將其鎖定為寫入操作,
  • 它們不是可復制的句柄,

我可以嘗試C ++ 14,shared_lock但是我仍然需要C ++ 11支持,此外,我還不確定它是否可以真正滿足我的要求,

因此,我不得不手動實作它,由于缺少,洗掉了普通的C ++ 11方法WaitForMultipleObjects (nyi),現在具有升級/降級功能,

 

RWMUTEX

這一節很簡單,

1 class RWMUTEX
2     {
3     private:
4         HANDLE hChangeMap;
5         std::map<DWORD, HANDLE> Threads;
6         RWMUTEX(const RWMUTEX&) = delete;
7         RWMUTEX(RWMUTEX&&) = delete;

 

我需要std::map<DWORD,HANDLE>為所有嘗試訪問共享資源的執行緒存盤一個句柄,并且還需要一個互斥鎖以確保對此映射的所有更改都是執行緒安全的,

建構式

1 RWMUTEX(const RWMUTEX&) = delete;
2 void operator =(const RWMUTEX&) = delete;
3 
4 RWMUTEX()
5     {
6     hChangeMapWrite = CreateMutex(0,0,0);
7     }

 

簡單地創建一個映射互斥的句柄,物件不可復制,

創建

 1 HANDLE CreateIf(bool KeepReaderLocked = false)
 2     {
 3                 WaitForSingleObject(hChangeMap, INFINITE);
 4                 DWORD id = GetCurrentThreadId();
 5                 if (Threads[id] == 0)
 6                     {
 7                     HANDLE e0 = CreateMutex(0, 0, 0);
 8                     Threads[id] = e0;
 9                     }
10                 HANDLE e = Threads[id];
11                 if (!KeepReaderLocked)
12                       ReleaseMutex(hChangeMap);
13                 return e; 
14     }

 

當呼叫LockRead()或LockWrite()來鎖定物件時,將呼叫這個私有函式,如果當前執行緒還沒有將自己變為可能訪問這個互斥鎖的執行緒中,這個函式將為該執行緒創建一個互斥鎖,如果其他執行緒已經鎖定這個互斥物件進行寫訪問,那么這個函式就會阻塞,直到寫執行緒釋放這個物件為止,這個函式回傳當前執行緒的互斥句柄,

鎖定讀取/釋放讀取

 1 HANDLE LockRead()
 2     {
 3     auto f = CreateIf();
 4     WaitForSingleObject(f,INFINITE);
 5     return f;
 6     }
 7 void ReleaseRead(HANDLE f)
 8     {
 9     ReleaseMutex(f);
10     }

 

當您要鎖定物件以進行讀取訪問并稍后釋放它時,將呼叫這些函式,

鎖/釋放

 1 void LockWrite()
 2     {
 3                 CreateIf(true);
 4 
 5                 // Wait for all 
 6                 vector<HANDLE> AllThreads;
 7                 AllThreads.reserve(Threads.size());
 8                 for (auto& a : Threads)
 9                     {
10                     AllThreads.push_back(a.second);
11                     }
12 
13                 WaitForMultipleObjects((DWORD)AllThreads.size(), AllThreads.data(), TRUE, INFINITE);
14 
15                 // Reader is locked
16     }
17 
18 void ReleaseWrite()
19     {
20     
21     // Release All
22     for (auto& a : Threads)
23         ReleaseMutex(a.second);
24     ReleaseMutex(hChangeMap);
25     }

 

當您希望鎖定物件以進行寫訪問并在稍后釋放它時,將呼叫這些函式,函式的作用是:

1.在鎖期間沒有注冊新執行緒

2.任何讀取執行緒都釋放了鎖

 

解構式

1 RWMUTEX()
2     {
3     CloseHandle(hChangeMap);
4     hChangeMap = 0;
5     for (auto& a : Threads)
6         CloseHandle(a.second);
7     Threads.clear();
8     }

 

解構式確保清除所有句柄,

可升級/可升級鎖

有時,您希望將讀鎖升級為寫鎖,而不先解鎖,以提高效率,因此,LockWrite被修改為:

 1 void LockWrite(DWORD updThread = 0)
 2 {
 3     CreateIf(true);
 4 
 5     // Wait for all
 6     AllThreads.reserve(Threads.size());
 7     AllThreads.clear();
 8     for (auto& a : Threads)
 9     {
10         if (updThread == a.first) // except ourself if in upgrade operation
11             continue;
12         AllThreads.push_back(a.second);
13     }
14     auto tim = WaitForMultipleObjects((DWORD)AllThreads.size(), AllThreads.data(), TRUE, wi);
15 
16     if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
17         OutputDebugString(L"LockWrite debug timeout!");
18 
19     // We don't want to keep threads, the hChangeMap is enough
20     // We also release the handle to the upgraded thread, if any
21     for (auto& a : Threads)
22         ReleaseMutex(a.second);
23 
24     // Reader is locked
25 }
26 
27 void Upgrade()
28 {
29     LockWrite(GetCurrentThreadId());
30 }
31 
32 HANDLE Downgrade()
33 {
34     DWORD id = GetCurrentThreadId();
35     auto z = Threads[id];
36     auto tim = WaitForSingleObject(z, wi);
37     if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
38         OutputDebugString(L"Downgrade debug timeout!");
39     ReleaseMutex(hChangeMap);
40     return z;
41 }

 

呼叫Upgrade()現在的結果是:

更改被鎖定的映射

等待除我們自己的執行緒之外的所有讀執行緒退出

然后我們釋放我們自己的執行緒互斥鎖,因為更改鎖定的映射就足夠了,

呼叫Downgrade()結果:

  • 直接從映射上獲取手柄,無需重新鎖定
  • 鎖定此句柄,就像我們處于讀取模式一樣
  • 發布變更映射

因此,整個代碼是(帶有一些除錯幫助):

  1 // RWMUTEX
  2     class RWMUTEX
  3         {
  4         private:
  5             HANDLE hChangeMap = 0;
  6             std::map<DWORD, HANDLE> Threads;
  7             DWORD wi = INFINITE;
  8             RWMUTEX(const RWMUTEX&) = delete;
  9             RWMUTEX(RWMUTEX&&) = delete;
 10             operator=(const RWMUTEX&) = delete;
 11 
 12         public:
 13 
 14             RWMUTEX(bool D = false)
 15                 {
 16                 if (D)
 17                     wi = 10000;
 18                 else
 19                     wi = INFINITE;
 20                 hChangeMap = CreateMutex(0, 0, 0);
 21                 }
 22 
 23             ~RWMUTEX()
 24                 {
 25                 CloseHandle(hChangeMap);
 26                 hChangeMap = 0;
 27                 for (auto& a : Threads)
 28                     CloseHandle(a.second);
 29                 Threads.clear();
 30                 }
 31 
 32             HANDLE CreateIf(bool KeepReaderLocked = false)
 33                 {
 34                 auto tim = WaitForSingleObject(hChangeMap, INFINITE);
 35                 if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
 36                     OutputDebugString(L"LockRead debug timeout!");
 37                 DWORD id = GetCurrentThreadId();
 38                 if (Threads[id] == 0)
 39                     {
 40                     HANDLE e0 = CreateMutex(0, 0, 0);
 41                     Threads[id] = e0;
 42                     }
 43                 HANDLE e = Threads[id];
 44                 if (!KeepReaderLocked)    
 45                     ReleaseMutex(hChangeMap);
 46                 return e;
 47                 }
 48 
 49             HANDLE LockRead()
 50                 {
 51                 auto z = CreateIf();
 52                 auto tim = WaitForSingleObject(z, wi);
 53                 if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
 54                     OutputDebugString(L"LockRead debug timeout!");
 55                 return z;
 56                 }
 57 
 58     void LockWrite(DWORD updThread = 0)
 59     {
 60         CreateIf(true);
 61 
 62         // Wait for all 
 63         AllThreads.reserve(Threads.size());
 64         AllThreads.clear();
 65         for (auto& a : Threads)
 66         {
 67             if (updThread == a.first) // except ourself if in upgrade operation
 68                 continue;
 69             AllThreads.push_back(a.second);
 70         }
 71         auto tim = WaitForMultipleObjects((DWORD)AllThreads.size(), AllThreads.data(), TRUE, wi);
 72 
 73         if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
 74             OutputDebugString(L"LockWrite debug timeout!");
 75 
 76         // We don't want to keep threads, the hChangeMap is enough
 77         // We also release the handle to the upgraded thread, if any
 78         for (auto& a : Threads)
 79             ReleaseMutex(a.second);
 80 
 81         // Reader is locked
 82     }
 83 
 84     void ReleaseWrite()
 85     {
 86         ReleaseMutex(hChangeMap);
 87     }
 88 
 89     void ReleaseRead(HANDLE f)
 90     {
 91         ReleaseMutex(f);
 92     }
 93 
 94     void Upgrade()
 95     {
 96         LockWrite(GetCurrentThreadId());
 97     }
 98 
 99     HANDLE Downgrade()
100     {
101         DWORD id = GetCurrentThreadId();
102         auto z = Threads[id];
103         auto tim = WaitForSingleObject(z, wi);
104         if (tim == WAIT_TIMEOUT && wi != INFINITE)
105             OutputDebugString(L"Downgrade debug timeout!");
106         ReleaseMutex(hChangeMap);
107         return z;
108     }              
109 };

 

要使用RWMUTEX,可以簡單地創建鎖定類:

 1 class RWMUTEXLOCKREAD
 2     {
 3     private:
 4         RWMUTEX* mm = 0;
 5     public:
 6 
 7         RWMUTEXLOCKREAD(const RWMUTEXLOCKREAD&) = delete;
 8         void operator =(const RWMUTEXLOCKREAD&) = delete;
 9 
10         RWMUTEXLOCKREAD(RWMUTEX*m)
11             {
12             if (m)
13                 {
14                 mm = m;
15                 mm->LockRead();
16                 }
17             }
18         ~RWMUTEXLOCKREAD()
19             {
20             if (mm)
21                 {
22                 mm->ReleaseRead();
23                 mm = 0;
24                 }
25             }
26     };
27 
28 class RWMUTEXLOCKWRITE
29     {
30     private:
31         RWMUTEX* mm = 0;
32     public:
33         RWMUTEXLOCKWRITE(RWMUTEX*m)
34             {
35             if (m)
36                 {
37                 mm = m;
38                 mm->LockWrite();
39                 }
40             }
41         ~RWMUTEXLOCKWRITE()
42             {
43             if (mm)
44                 {
45                 mm->ReleaseWrite();
46                 mm = 0;
47                 }
48             }
49     };

 

還有一個用于升級機制的新類:

 1 class RWMUTEXLOCKREADWRITE
 2 {
 3 private:
 4     RWMUTEX* mm = 0;
 5     HANDLE lm = 0;
 6     bool U = false;
 7 public:
 8 
 9     RWMUTEXLOCKREADWRITE(const RWMUTEXLOCKREADWRITE&) = delete;
10     void operator =(const RWMUTEXLOCKREADWRITE&) = delete;
11 
12     RWMUTEXLOCKREADWRITE(RWMUTEX*m)
13     {
14         if (m)
15         {
16             mm = m;
17             lm = mm->LockRead();
18         }
19     }
20 
21     void Upgrade()
22     {
23         if (mm && !U)
24         {
25             mm->Upgrade();
26             lm = 0;
27             U = 1;
28         }
29     }
30 
31     void Downgrade()
32     {
33         if (mm && U)
34         {
35             lm = mm->Downgrade();
36             U = 0;
37         }
38     }
39 
40     ~RWMUTEXLOCKREADWRITE()
41     {
42         if (mm)
43         {
44             if (U)
45                 mm->ReleaseWrite();
46             else
47                 mm->ReleaseRead(lm);
48             lm = 0;
49             mm = 0;
50         }
51     }
52 };

 

用法示例:

 1 RWMUTEX m;
 2 
 3 // ... other code
 4 void foo1() {
 5   RWMUTEXLOCKREAD lock(&m);
 6   }
 7 
 8 void foo2() {
 9  RWMUTEXLOCKWRITE lock(&m);
10 }

 

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    1. 首先在資源視圖中,添加資源 2. 點擊新添加的資源,復制自動生成的ID 3. 在解決方案資源管理器中找到Resource.h檔案,編輯,使用整個專案搜索和替換的方式快速替換 宏宣告 4. Ctrl+Shift+F 全域搜索,點擊查找全部,然后逐個替換 5. 為什么使用搜索替換而不使用屬性視窗直 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:59:11 more
  • 【C++犯錯記錄】VS2019 MFC不懂的批量添加資源

    1. 打開資源頭檔案Resource.h,在其中預先定義好宏 ID(不清楚其實ID值應該設定多少,可以先新建一個相同的資源項,再在這個資源的ID值的基礎上遞增即可) 2. 在資源視圖中選中專案資源,按F7編輯資源檔案,按 ID 型別 相對路徑的形式添加 資源。(別忘了先把檔案拷貝到專案中的res檔案 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:19 more
  • C/C++編程筆記:關于C++的參考型別,專供新手入門使用

    今天要講的是C++中我最喜歡的一個用法——參考,也叫別名。 參考就是給一個變數名取一個變數名,方便我們間接地使用這個變數。我們可以給一個變數創建N個參考,這N + 1個變數共享了同一塊記憶體區域。(參考型別的變數會占用記憶體空間,占用的記憶體空間的大小和指標型別的大小是相同的。雖然參考是一個物件的別名,但 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:22 more
  • 【C/C++編程筆記】從頭開始學習C ++:初學者完整指南

    眾所周知,C ++的學習曲線陡峭,但是花時間學習這種語言將為您的職業帶來奇跡,并使您與其他開發人員區分開。您會更輕松地學習新語言,形成真正的解決問題的技能,并在編程的基礎上打下堅實的基礎。 C ++將幫助您養成良好的編程習慣(即清晰一致的編碼風格,在撰寫代碼時注釋代碼,并限制類內部的可見性),并且由 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:41 more
最新发布
  • Rust中的智能指標:Box<T> Rc<T> Arc<T> Cell<T> RefCell<T> Weak

    Rust中的智能指標是什么 智能指標(smart pointers)是一類資料結構,是擁有資料所有權和額外功能的指標。是指標的進一步發展 指標(pointer)是一個包含記憶體地址的變數的通用概念。這個地址參考,或 ” 指向”(points at)一些其 他資料 。參考以 & 符號為標志并借用了他們所 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:10 more
  • Java的值傳遞和參考傳遞

    值傳遞不會改變本身,參考傳遞(如果傳遞的值需要實體化到堆里)如果發生修改了會改變本身。 1.基本資料型別都是值傳遞 package com.example.basic; public class Test { public static void main(String[] args) { int ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:04 more
  • [2]SpinalHDL教程——Scala簡單入門

    第一個 Scala 程式 shell里面輸入 $ scala scala> 1 + 1 res0: Int = 2 scala> println("Hello World!") Hello World! 檔案形式 object HelloWorld { /* 這是我的第一個 Scala 程式 * 以 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:58 more
  • 理解函式指標和回呼函式

    理解 函式指標 指向函式的指標。比如: 理解函式指標的偽代碼 void (*p)(int type, char *data); // 定義一個函式指標p void func(int type, char *data); // 宣告一個函式func p = func; // 將指標p指向函式func ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:52 more
  • Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式

    本文首發于公眾號:Hunter后端 原文鏈接:Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式 日期函式主要介紹兩個大類,Extract() 和 Trunc() Extract() 函式作用是提取日期,比如我們可以提取一個日期欄位的年份,月份,日等資料 Trunc() 的作用則是截取,比如 2022-0 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM? JVM,全稱Java Virtual Machine(Java虛擬機),是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊,使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息!

    更新完微信服務號的模板訊息之后,我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了!之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請,沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類: 位元組緩沖流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream 字符緩沖流:BufferedReader,BufferedWriter 緩沖流的基本原理,是在創建流物件時,會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列,通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說,人太懶了,現在基本都不喜歡寫筆記了,但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的,寫的注釋挺全的,應該直接看得懂,就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景:視頻分段傳輸、視頻多段傳輸(理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發,從基本到高級概念,包括簡介,UWP,第一個應用程式,商店,XAML控制元件,資料系結,XAML性能,自適應設計,自適應UI,自適應代碼,檔案管理,SQLite資料庫,應用程式到應用程式通信,應用程式本地化,應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more