Linux：使用读写锁使线程同步

基础与控制原语

读写锁

与互斥量类似，但读写锁允许更高的并行性。其特性为：写独占，读共享。

读写锁状态：

一把读写锁具备三种状态：

    1. 读模式下加锁状态 (读锁)

    2. 写模式下加锁状态 (写锁)

    3. 不加锁状态

读写锁特性：    

1. 读写锁是"写模式加锁"时， 解锁前，所有对该锁加锁的线程都会被阻塞。
2. 读写锁是"读模式加锁"时， 如果线程以读模式对其加锁会成功；如果线程以写模式加锁会阻塞。
3. 读写锁是"读模式加锁"时， 既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高

    读写锁也叫共享-独占锁。当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。写独占、读共享。

    读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。

主要应用函数：

    pthread_rwlock_init函数

    pthread_rwlock_destroy函数

    pthread_rwlock_rdlock函数

    pthread_rwlock_wrlock函数

    pthread_rwlock_tryrdlock函数

    pthread_rwlock_trywrlock函数

    pthread_rwlock_unlock函数

以上7 个函数的返回值都是：成功返回0， 失败直接返回错误号。    

    pthread_rwlock_t类型    用于定义一个读写锁变量。

    pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init函数

初始化一把读写锁

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

    参2：attr表读写锁属性，通常使用默认属性，传NULL即可。

pthread_rwlock_destroy函数

销毁一把读写锁

    int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_rdlock函数

以读方式请求读写锁。（常简称为：请求读锁）

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_wrlock函数

以写方式请求读写锁。（常简称为：请求写锁）

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_unlock函数

解锁

    int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_tryrdlock函数

非阻塞以读方式请求读写锁（非阻塞请求读锁）

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_trywrlock函数

非阻塞以写方式请求读写锁（非阻塞请求写锁）

    int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

读写锁示例

看如下示例，同时有多个线程对同一全局数据读、写操作。

#include
<stdio.h>

#include
<stdlib.h>

#include
<pthread.h>

#include
<unistd.h>

pthread_rwlock_t rwlock;

long
int love;

void *pth_wr(void *arg)

{

    int i = (int)arg;

    while (love <= 520)

    {

        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);//请求写锁

        printf("write================全局变量love = %ld, 我是%d号线程。\n", love += 40, i + 1);

        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);//解锁

        sleep(1);

    }

    return
NULL;

}

void *pth_rd(void *arg)

{

    int i = (int)arg;

    while (love <= 520)

    {

        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);//请求读锁

        printf("全局变量love = %ld, 我是%d号线程。————— - read\n", love, i + 1);

        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);//解锁

        sleep(1);

    }

    return
NULL;

}

int main(void)

{

    pthread_t pth[10];

    int i;

    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    for (i = 0; i != 5; i++)//写

    {

        pthread_create(&pth[i], NULL, pth_wr, (void *)i);

    }

    for (i = 0; i != 5; i++)//读

    {

        pthread_create(&pth[5 + i], NULL, pth_rd, (void *)i);

    }

    while (1)

    {

        if (love >= 520)

        {

            for (int j = 0; j != 10; j++)

            {

                pthread_cancel(pth[j]);//杀死线程

                pthread_join(pth[j], NULL);//回收线程

            }

            break;

        }

    }

    return 0;

}

在里面，定义了一个全局变量love，当love大于520的时候就停止读写并杀死回收线程。读写锁加解锁的位置和互斥量加解锁的位置一样，直接看结果吧：看，读数据的时候时一致的，并且读出来的数据与前面写进去的数据保持一致，并没有出现读出的数据和写入的数据不一致的情况。虽然线程执行顺序没有顺序，但是这并不重要，这只是内核调度和线程争夺资源的结果，我们关心的不是线程执行顺序，而是结果。很明显，加了锁之后整整齐齐，是我们想要的效果；当然这样写在64位上编译的时候会有警告：原因我在上一篇博客上说了的，这里不再做解释。

现在我们来看看不加锁的情况，代码就是把那些锁去掉就是。

这是每次加40的结果；

这是每次加20的结果，可以看到，次数越多，混乱的情况就越严重。