Linux多线程同步机制—读写锁(Read-Write Lock)

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ithorizon 7个月前 (10-03) 阅读数 34 #Linux

Linux多线程同步机制—读写锁(Read-Write Lock)

在多线程编程中，同步机制是确保数据一致性和线程可靠的关键。在读写操作中，读写锁（Read-Write Lock）是一种常用的同步机制，它可以允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据。这种机制可以节约系统的并发性能，特别是在读操作远多于写操作的场景中。

读写锁的基本概念

读写锁是一种特殊的互斥锁，它允许多个线程同时读取数据，但写入数据时需要独占访问。读写锁通常有以下特点：

读优先：多个读操作可以同时进行，但写操作必须等待所有读操作完成。

写独占：写操作独占锁，其他读或写操作都必须等待。

公平性：读写锁通常提供公平性保证，确保线程按照请求的顺序获取锁。

Linux下的读写锁实现

在Linux系统中，读写锁可以通过多种行为实现，以下是一些常见的实现方法：

1. 使用互斥锁和条件变量

这种方法通过一个互斥锁和一个条件变量来实现读写锁的功能。以下是一个单纯的示例代码：


#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t rwlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t read_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int read_count = 0;
void *reader(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&rwlock);
    while (read_count > 0) {
        pthread_cond_wait(&read_ready, &rwlock);
    }
    read_count++;
    pthread_mutex_unlock(&rwlock);
    // 读取数据
    printf("Reading data... ");
    pthread_mutex_lock(&rwlock);
    read_count--;
    pthread_cond_signal(&read_ready);
    pthread_mutex_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}
void *writer(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&rwlock);
    read_count = 0;
    pthread_cond_broadcast(&read_ready);
    pthread_mutex_unlock(&rwlock);
    // 写入数据
    printf("Writing data... ");
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t readers[10], writers[2];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&readers[i], NULL, reader, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_create(&writers[i], NULL, writer, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(readers[i], NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_join(writers[i], NULL);
    }
    return 0;
}

2. 使用读写锁API

Linux提供了读写锁的API，如`rwlock`系列函数，可以更方便地实现读写锁。以下是一个使用`rwlock`系列函数的示例代码：


#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
void *reader(void *arg) {
    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
    // 读取数据
    printf("Reading data... ");
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}
void *writer(void *arg) {
    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
    // 写入数据
    printf("Writing data... ");
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t readers[10], writers[2];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&readers[i], NULL, reader, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_create(&writers[i], NULL, writer, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(readers[i], NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_join(writers[i], NULL);
    }
    return 0;
}