讀寫鎖和互斥量（互斥鎖）很類似，是另一種線程同步機制，但不屬于POSIX標(biāo)準(zhǔn)，可以用來同步同一進程中的各個線程。當(dāng)然如果一個讀寫鎖存放在多個進程共享的某個內(nèi)存區(qū)中，那么還可以用來進行進程間的同步，
和互斥量不同的是：互斥量會把試圖進入已保護的臨界區(qū)的線程都阻塞；然而讀寫鎖會視當(dāng)前進入臨界區(qū)的線程和請求進入臨界區(qū)的線程的屬性來判斷是否允許線程進入。
相對互斥量只有加鎖和不加鎖兩種狀態(tài)，讀寫鎖有三種狀態(tài)：讀模式下的加鎖，寫模式下的加鎖，不加鎖。
讀寫鎖的使用規(guī)則：
● 只要沒有寫模式下的加鎖，任意線程都可以進行讀模式下的加鎖；
● 只有讀寫鎖處于不加鎖狀態(tài)時，才能進行寫模式下的加鎖；
讀寫鎖也稱為共享-獨占（shared-exclusive）鎖，當(dāng)讀寫鎖以讀模式加鎖時，它是以共享模式鎖住，當(dāng)以寫模式加鎖時，它是以獨占模式鎖住。讀寫鎖非常適合讀數(shù)據(jù)的頻率遠大于寫數(shù)據(jù)的頻率從的應(yīng)用中。這樣可以在任何時刻運行多個讀線程并發(fā)的執(zhí)行，給程序帶來了更高的并發(fā)度。
需要提到的是：讀寫鎖到目前為止仍然不是屬于POSIX標(biāo)準(zhǔn)，本文討論的讀寫鎖函數(shù)都是有Open Group定義的的。例如下面是在我機器上，編譯器是gcc version 4.4.6，關(guān)于讀寫鎖的定義是包含在預(yù)處理命令中的：
#if defined __USE_UNIX98 || defined __USE_XOPEN2K ... 讀寫鎖相關(guān)函數(shù)聲明... #endif |
1、讀寫鎖的初始化和銷毀
/* Initialize read-write lock */
int pthread_rwlock_init (pthread_rwlock_t *__restrict __rwlock,
__const pthread_rwlockattr_t *__restrict __attr); /* Destroy read-write lock */
extern int pthread_rwlock_destroy (pthread_rwlock_t *__rwlock); 返回值：成功返回0，否則返回錯誤代碼 |
上面兩個函數(shù)分別由于讀寫鎖的初始化和銷毀。和互斥量，條件變量一樣，如果讀寫鎖是靜態(tài)分配的，可以通過常量進行初始化，如下：
| pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER; |
也可以通過pthread_rwlock_init()進行初始化。對于動態(tài)分配的讀寫鎖由于不能直接賦值進行初始化，只能通過這種方式進行初始化。pthread_rwlock_init()第二個參數(shù)是讀寫鎖的屬性，如果采用默認(rèn)屬性，可以傳入空指針NULL。
那么當(dāng)不在需要使用時及釋放（自動或者手動）讀寫鎖占用的內(nèi)存之前，需要調(diào)用pthread_rwlock_destroy()進行銷毀讀寫鎖占用的資源。
2、互斥鎖的屬性設(shè)置
/* 初始化讀寫鎖屬性對象 */
int pthread_rwlockattr_init (pthread_rwlockattr_t *__attr); /* 銷毀讀寫鎖屬性對象 */
int pthread_rwlockattr_destroy (pthread_rwlockattr_t *__attr); /* 獲取讀寫鎖屬性對象在進程間共享與否的標(biāo)識*/
int pthread_rwlockattr_getpshared (__const pthread_rwlockattr_t * __restrict __attr,
int *__restrict __pshared); /* 設(shè)置讀寫鎖屬性對象，標(biāo)識在進程間共享與否 */
int pthread_rwlockattr_setpshared (pthread_rwlockattr_t *__attr, int __pshared); 返回值：成功返回0，否則返回錯誤代碼 |
這個屬性設(shè)置和互斥量的基本一樣，具體可以參考互斥量的設(shè)置互斥量的屬性設(shè)置
3、互斥鎖的使用
/* 讀模式下加鎖 */
int pthread_rwlock_rdlock (pthread_rwlock_t *__rwlock); /* 非阻塞的讀模式下加鎖 */
int pthread_rwlock_tryrdlock (pthread_rwlock_t *__rwlock); # ifdef __USE_XOPEN2K
/* 限時等待的讀模式加鎖 */
int pthread_rwlock_timedrdlock (pthread_rwlock_t *__restrict __rwlock,
__const struct timespec *__restrict __abstime);
# endif /* 寫模式下加鎖 */
int pthread_rwlock_wrlock (pthread_rwlock_t *__rwlock); /* 非阻塞的寫模式下加鎖 */
int pthread_rwlock_trywrlock (pthread_rwlock_t *__rwlock); # ifdef __USE_XOPEN2K
/* 限時等待的寫模式加鎖 */
int pthread_rwlock_timedwrlock (pthread_rwlock_t *__restrict __rwlock,
__const struct timespec *__restrict __abstime);
# endif /* 解鎖 */
int pthread_rwlock_unlock (pthread_rwlock_t *__rwlock); 返回值：成功返回0，否則返回錯誤代碼 |
（1）pthread_rwlock_rdlock()系列函數(shù)
pthread_rwlock_rdlock()用于以讀模式即共享模式獲取讀寫鎖，如果讀寫鎖已經(jīng)被某個線程以讀模式占用，那么調(diào)用線程就被阻塞。在實現(xiàn)讀寫鎖的時候可以對共享模式下鎖的數(shù)量進行限制（目前不知如何限制）。
pthread_rwlock_tryrdlock()和pthread_rwlock_rdlock()的唯一區(qū)別就是，在無法獲取讀寫鎖的時候，調(diào)用線程不會阻塞，會立即返回，并返回錯誤代碼EBUSY。
pthread_rwlock_timedrdlock()是限時等待讀模式加鎖，時間參數(shù)struct timespec * __restrict __abstime也是絕對時間，和條件變量的pthread_cond_timedwait()使用基本一致，具體可以參考pthread_cond_timedwait() 3條件變量的使用
?。?）pthread_rwlock_wrlock()系列函數(shù)
pthread_rwlock_wrlock()用于寫模式即獨占模式獲取讀寫鎖，如果讀寫鎖已經(jīng)被其他線程占用，不論是以共享模式還是獨占模式占用，調(diào)用線程都會進入阻塞狀態(tài)。
pthread_rwlock_trywrlock()在無法獲取讀寫鎖的時候，調(diào)用線程不會進入睡眠，會立即返回，并返回錯誤代碼EBUSY。
pthread_rwlock_timedwrlock()是限時等待寫模式加鎖，也和條件變量的pthread_cond_timedwait()使用基本一致，具體可以參考pthread_cond_timedwait()3條件變量的使用。
（3）pthread_rwlock_unlock()
無論以共享模式還是獨占模式獲得的讀寫鎖，都可以通過調(diào)用pthread_rwlock_unlock()函數(shù)進行釋放該讀寫鎖。
下面是測試代碼：
#include <iostream>
#include <cstdlib> #include <unistd.h>
#include <pthread.h> using namespace std; struct{
pthread_rwlock_t rwlock;
int product;
}sharedData = {PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER, 0}; void * produce(void *ptr)
{
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
pthread_rwlock_wrlock(&sharedData.rwlock);
sharedData.product = i;
pthread_rwlock_unlock(&sharedData.rwlock); sleep(1);
}
} void * consume1(void *ptr)
{
for (int i = 0; i < 5;)
{
pthread_rwlock_rdlock(&sharedData.rwlock);
cout<<"consume1:"<<sharedData.product<<endl;
pthread_rwlock_unlock(&sharedData.rwlock); ++i;
sleep(1);
}
} void * consume2(void *ptr)
{
for (int i = 0; i < 5;)
{
pthread_rwlock_rdlock(&sharedData.rwlock);
cout<<"consume2:"<<sharedData.product<<endl;
pthread_rwlock_unlock(&sharedData.rwlock); ++i;
sleep(1);
}
} int main()
{
pthread_t tid1, tid2, tid3; pthread_create(&tid1, NULL, produce, NULL);
pthread_create(&tid2, NULL, consume1, NULL);
pthread_create(&tid3, NULL, consume2, NULL); void *retVal; pthread_join(tid1, &retVal);
pthread_join(tid2, &retVal);
pthread_join(tid3, &retVal); return 0;
} |
測試結(jié)果如下：
consume1:0
consume2:0
consume2:0
consume1:1
consume2:1
consume1:2
consume2:2
consume1:3
consume2:3
consume1:4 |
如果把consume1的解鎖注釋掉，如下：
void * consume1(void *ptr)
{
for (int i = 0; i < 5;)
{
pthread_rwlock_rdlock(&sharedData.rwlock);
cout<<"consume1:"<<sharedData.product<<endl;
//pthread_rwlock_unlock(&sharedData.rwlock); ++i;
sleep(1);
}
} |
程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
consume1:0
consume2:0
consume2:0
consume1:0
consume2:0
consume1:0
consume2:0
consume1:0
consume2:0
consume1:0 |
從執(zhí)行結(jié)果可以看出Open Group提供的讀寫鎖函數(shù)是優(yōu)先考慮等待讀模式占用鎖的線程，這種實現(xiàn)的一個很大缺陷就是出現(xiàn)寫入線程餓死的情況。