linux 读写锁 pthread_rwlock

news2024/10/7 14:23:55

专栏内容：linux下并发编程
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座右铭：天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物．

前言

概念介绍

应用场景

接口说明

头文件

rwlock定义

初始化/销毁

两种初始化方式

rwlock资源进行销毁

常见错误

属性设置

属性初始化/销毁

共享属性

阻塞式加锁

非阻塞加锁

编程示例

结尾

前言

本专栏主要分享linux下并发编程相关知识，包括多进程，多线程，进程/线程间通信，并发同步控制，以及高并发下性能提升，请大家多多留言。

概念介绍

与前面介绍的互斥量，信号量类似，用于多线程/进程间同步控制，但与它们的不同之处在于，读写锁可以区分读加锁和写加锁，也就是说一把锁有两种不同的加锁方式，那么对于两种加锁方式下的并发控制也是不同。

这个不同点，也就是读写锁的精妙的所在。

应用场景

读写锁，有两种加锁方式：

（1）加读锁，也就是共享锁，多个并发可以同步加此种锁，同时可以访问临界区。

（2）加写锁，也就是独占锁，只有一个并发可以成功的加写锁，此时其它并发既不能加写锁，也不能加读锁，这就是独占的意义。

如下图所示：

基于rwlock的这个特点，在大并发中，读取临界区任务数量远远大于写临界区数量时，对于读任务只加共享读锁即可，比互斥量/信号量的性能会远远超过。

比如在系统中的用户信息，在每个并发登陆时都会访问，但它们大多数是只读，这样就可以共享访问，只对于少数注册/修改加写锁，此时互斥访问即可。

接口说明

头文件

#include <pthread.h>

rwlock定义

pthread_rwlock_t rwlock；

当然定义了还不能用，此时状态未知，必须初始化后才能用。

初始化/销毁

两种初始化方式

一种调用初始化接口，可以对rwlock的属性进行自定义设置，如果attr=NULL时，也会采用默认行为初始化；

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

另一种采用静态初始化，此时采用的都是默认属性

pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

默认初始化成功返回0，错误时查看errno，成功后状态为未加锁。

rwlock资源进行销毁

当然销毁的只是变量对应的资源，变量还可以再初始化；

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

常见错误

几种未定义的行为，尽量避免踩坑：

（1）对还在加锁状态的rwlock进行销毁，行为没有定义，未知；

（2）对未初始化的rwlock进行销毁；

（3）多次初始化rwlock，可能会引起未知行为；

属性设置

属性初始化/销毁

头文件为

#include <pthread.h>

定义rwlock属性变量

pthread_rwlockattr_t rwlock_attr;

初始化属性变量

int pthread_rwlockattr_init(pthread_rwlockattr_t *attr);

销毁属性变量资源

int pthread_rwlockattr_destroy(pthread_rwlockattr_t *attr);

共享属性

头文件为

#include <pthread.h>

获取和设置属性接口

int pthread_rwlockattr_getpshared(const pthread_rwlockattr_t *attr,

int *pshared);

int pthread_rwlockattr_setpshared(pthread_rwlockattr_t *attr,

int pshared);

默认初始化时，共享属性为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE，也就是只能在单个进程间的多线程间使用。

如果要在多个进程间的线程间使用，就需要将属性设置为PTHREAD_PROCESS_SHARED，也就是能访问rwlock变量内存的线程都可以使用，进行并发控制。

阻塞式加锁

加读锁，如果其它任务已经加了写锁，此时会阻塞等待

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

加写锁，如果其它任务已经加了读/写锁，此时会阻塞等待

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

释放锁，不论是读锁还是写锁，都调用统一释放接口

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

非阻塞加锁

尝试加读锁，成功则返回0，如果其它任务已经加了写锁，此时会返回失败，不会阻塞

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

尝试加写锁，成功则返回0，如果其它任务已经加了写/读锁，此时会返回失败，不会阻塞

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

错误码有：

[EBUSY] 获取锁失败

[EDEADLK] 当前任务已经获得了锁

编程示例

[senllang@localhost ex04_process]$ make
mkdir -p ./build
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c ipc_shmem.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c ipc_rwlock.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c main.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c ipc_mutex.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c process.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g -c ipc_shmem.c
gcc -I./ -I./build -DTEST_PRO -lpthread -g *.o -o hatch-0-01
[senllang@localhost ex04_process]$ ./hatch-0-01 3 1

启动3个进程，定义1个rwlock，其中第一个进程是写锁处理，后面进程是读锁处理；

代码工程hatchCode

代码位于gitcode，请大家关注，后面会持续更新到此仓库。