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C++ 并发编程(七):读写锁(Read-Write Lock)

脚本宝典小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考,希望能帮助你少写一行代码,多一份安全和惬意。

STL 和 Boost 都提供了 shared_mutex 来解决「读者-写者」问题。shared_mutex 这个名字并不十分贴切,不如 pthread 直呼「读写锁」。

所谓「读写锁」,就是同时可以被多个读者拥有,但是只能被一个写者拥有的锁。而所谓「多个读者、单个写者」,并非指程序中只有一个写者(线程),而是说不能有多个写者同时去写。

下面看一个计数器的例子。

class Counter {
public:
  Counter() : value_(0) {
  }

  // Multiple threads/readers can read the counter's value at the same time.
  std::size_t Get() const {
    std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
    return value_;
  }

  // Only one thread/writer can increment/write the counter's value.
  void Increase() {
    // You can also use lock_guard here.
    std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
    value_++;
  }

  // Only one thread/writer can reset/write the counter's value.
  void Reset() {
    std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
    value_ = 0;
  }

private:
  mutable std::shared_mutex mutex_;
  std::size_t value_;
};

shared_mutex 比一般的 mutex 多了函数 lock_shared() / unlock_shared(),允许多个(读者)线程同时加锁、解锁,而 shared_lock 则相当于共享版的 lock_guard

shared_mutex 使用 lock_guardunique_lock 就达到了写者独占的目的。

测试代码:

std::mutex g_io_mutex;

void Worker(Counter& counter) {
  for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    counter.Increase();
    std::size_t value = counter.Get();

    std::lock_guard<std::mutex> lock(g_io_mutex);
    std::cout << std::this_thread::get_id() << ' ' << value << std::endl;
  }
}

int main() {
  const std::size_t SIZE = 2;

  Counter counter;

  std::vector<std::thread> v;
  v.reserve(SIZE);

  v.emplace_back(&Worker, std::ref(counter));
  v.emplace_back(&Worker, std::ref(counter));

  for (std::thread& t : v) {
    t.join();
  }

  return 0;
}

输出(仍然是随机性的):

2978 1
4114 2
2978 3
4114 4
4114 6
2978 5

当然,对于计数器来说,原子类型 std::atomic<> 也许是更好的选择。

假如一个线程,先作为读者用 shared_lock 加锁,读完后突然又想变成写者,该怎么办?

方法一:先解读者锁,再加写者锁。这种做法的问题是,一解一加之间,其他写者说不定已经介入并修改了数据,那么当前线程作为读者时所持有的状态(比如指针、迭代器)也就不再有效。

方法二:用 upgrade_lock(仅限 Boost,STL 未提供),可以当做 shared_lock 用,但是必要时可以直接从读者「升级」为写者。

{
  // Acquire shared ownership to read.
  boost::upgrade_lock<boost::shared_mutex> upgrade_lock(shared_mutex_);

  // Read...

  // Upgrade to exclusive ownership to write.
  boost::upgrade_to_unique_lock<boost::shared_mutex> unique_lock(upgrade_lock);

  // Write...
}

可惜的是,我没能给 upgrade_lock 找到一个颇具实际意义的例子。

总结

以上是脚本宝典为你收集整理的

C++ 并发编程(七):读写锁(Read-Write Lock)

全部内容,希望文章能够帮你解决

C++ 并发编程(七):读写锁(Read-Write Lock)

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