linux读写锁

一.概述                                                   

读写锁与互斥量的功能类似，对临界区的共享资源进行保护！互斥量一次只让一个线程进入临界区，读写锁比它有更高的并行性。读写锁有以下特点：

1.如果一个线程用读锁锁定了临界区，那么其他线程也可以用读锁来进入临界区，这样就可以多个线程并行操作。但这个时候，如果再进行写锁加锁就会发生阻塞，写锁请求阻塞后，后面如果继续有读锁来请求，这些后来的读锁都会被阻塞！这样避免了读锁长期占用资源，防止写锁饥饿！

2.如果一个线程用写锁锁住了临界区，那么其他线程不管是读锁还是写锁都会发生阻塞！

读写锁的优势往往展现在读操作很频繁，而写操作较少的情况下

二.函数接口                                           

1.创建读写锁

1.1：宏常量初始化

1 pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

1.2：函数初始化

1 #include <pthread.h>
2 
3 int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

rwlock：读写锁的pthread_rwlock_t结构指针

attr：读写锁的属性结构指针。不需要别的属性默认为NULL。

2.读写锁加锁与解锁

1 #include <pthread.h>
2 
3 int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
4 int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
5 int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

rwlock：创建的读写锁指针

3.其他类型的加锁

1 #include <pthread.h>
2 #include <time.h>
3 
4 
5 int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
6 int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
7 
8 int pthread_rwlock_timedrdlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const struct timespec *restrict abs_timeout);
9 int pthread_rwlock_timedwrlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const struct timespec *restrict abs_timeout);

try类函数加锁：如果获取不到锁，会立即返回错误EBUSY！

timed类函数加锁：如果规定的时间内获取不到锁，会返回ETIMEDOUT错误！

4.销毁读写锁

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

应用实例：

创建4个线程，2个线程读锁，2个线程写锁，观察4个线程进入临界区的顺序：

/**
 *  * @file pthread_rwlock.c
 *   */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
using namespace std;
/* 初始化读写锁 */
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
/* 全局资源 */
class CSingle{
public:
  static CSingle& instance(){
    static CSingle single;
    return single;
  }
  void setX(int y){
    this->x = y;
  }
  int getX(){
    return this->x;
  }
  int x;
};
int global_num = 10;

void err_exit(const char *err_msg)
{
    printf("error:%s
", err_msg);
    exit(1);
}

/* 读锁线程函数 */
void *thread_read_lock(void *arg)
{
    char *pthr_name = (char *)arg;

    while (global_num)
    {
        /* 读加锁 */
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
    
        printf("线程%s进入临界区，global_num = %d, X:%d
", pthr_name, global_num, CSingle::instance().getX());
        sleep(1);
        printf("线程%s离开临界区...
", pthr_name);

        /* 读解锁 */
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

        sleep(1);
    }

    return NULL;
}

/* 写锁线程函数 */
void *thread_write_lock(void *arg)
{
    char *pthr_name = (char *)arg;

    while (global_num)
    {
        /* 写加锁 */
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);

        /* 写操作 */
        --global_num;
    CSingle::instance().setX(global_num);
        printf("线程%s进入临界区，global_num = %d, X:%d
", pthr_name, global_num, CSingle::instance().getX());
        sleep(1);
        printf("线程%s离开临界区...
", pthr_name);

        /* 写解锁 */
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

        sleep(2);
    }

    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid_read_1, tid_read_2, tid_write_1, tid_write_2;

    /* 创建4个线程，2个读，2个写 */
    if (pthread_create(&tid_read_1, NULL, thread_read_lock, (void *)"read_1") != 0)
        err_exit("create tid_read_1");

    if (pthread_create(&tid_read_2, NULL, thread_read_lock, (void *)("read_2")) != 0)
        err_exit("create tid_read_2");

    if (pthread_create(&tid_write_1, NULL, thread_write_lock, (void *)("write_1")) != 0)
        err_exit("create tid_write_1");

    if (pthread_create(&tid_write_2, NULL, thread_write_lock, (void *)("write_2")) != 0)
        err_exit("create tid_write_2");

    /* 随便等待一个线程，防止main结束 */
    if (pthread_join(tid_read_1, NULL) != 0)
        err_exit("pthread_join()");
    if (pthread_join(tid_read_2, NULL) != 0)
        err_exit("pthread_join()");
    if (pthread_join(tid_write_1, NULL) != 0)
        err_exit("pthread_join()");
    if (pthread_join(tid_write_2, NULL) != 0)
        err_exit("pthread_join()");

    return 0;
}

 pthread中提供的锁有：pthread_mutex_t、pthread_spinlock_t、pthread_rwlock_t。

        pthread_mutex_t是互斥锁，同一瞬间只能有一个线程能够获取锁，其他线程在等待获取锁的时候会进入休眠状态。因此pthread_mutex_t消耗的CPU资源很小，但是性能不高，因为会引起线程切换。

        pthread_spinlock_t是自旋锁，同一瞬间也只能有一个线程能够获取锁，不同的是，其他线程在等待获取锁的过程中并不进入睡眠状态，而是在 CPU上进入“自旋”等待。自旋锁的性能很高，但是只适合对很小的代码段加锁（或短期持有的锁），自旋锁对CPU的占用相对较高。

        pthread_rwlock_t是读写锁，同时可以有多个线程获得读锁，同时只允许有一个线程获得写锁。其他线程在等待锁的时候同样会进入睡眠。读写锁在互斥锁的基础上，允许多个线程“读”，在某些场景下能提高性能。

        对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名。

https://blog.csdn.net/JCPGEE/java/article/details/79377948