前面我们学习了生产者和消费者模型,想了解一下的可以去看看这篇客:
http://blog.csdn.net/bit_clearoff/article/details/55805884
读者和写者模型是操作系统中的一种同步与互斥机制,它与消费者和生产者模型类似,但也有不同的地方,最明显的一个特点是在读者写者模型中,多个多者之间可以共享“仓库”,读者与读者之间采用了并行机制;而在消费者和生产者模型中,消费者只能有一个独占仓库,消费者与消费者是竞争关系。下图展示了读者与写者模型:
读写锁与互斥量类似,不过读写锁允许更高的并行性。它有三种状态:读模式下加锁状态、写模式下加锁状态、不加锁状态,另外,一次只有一个线程可以占用写模式下的读写锁,但是可以有多个线程可以占有读模式下的读写锁。
注意:当读写锁处于读模式加锁的状态时,这时有一个线程试图以写模式来获取锁,读写锁通常会阻塞随后的读模式锁请求,这样做事为了避免读模式锁长期占用资源,导致写模式饥饿。
在Linux系统下,读写锁被定义为pthread_rwlock_t类型,但是其本质上还是一个内存计数器。
使用pthread_rwlock_init函数进行初始化;
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
//return val: success return zero
参数attr表示的是初始化读写锁的属性,如果想使用默认属性,直接将该参数设置为NULL即可。
另外在single UNIX Specification中,在XSI还扩展了用PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER宏来进行初始化。
在释放读写锁的内存前,需要调用pthread_rwlock_destroy函数来对读写锁进行清理工作,在清理函数中一般是释放初始化函数对读写锁分配的资源。
由于读加锁和写加锁这两种状态的实现机制不同,所以他们的加锁函数也就不相同,下面是读加锁函数
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
//成功返回0,失败返回错误码
使用时的注意事项:因为操作系统对读者数量有限制,所以当我们使用读加锁函数时最好能判断一下返回值。
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
//返回值:成功返回0,失败返回错误码
对于读加锁写加锁而言,他们所使用的解锁函数都是相同的。
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
//返回值:成功返回0,失败返回错误码。
为了演示本文中提到的读者和写者模型,我做了下面的测试案例,使用线程来模拟读者和写者,使用链表来模拟读者和写着交换数据的仓库,写者负责向链表中添加数据,而读者负责从链表中读取数据,我们来看看使用读写锁后的测试结果:
下面给出案例代码:
//读者和写者场景模拟代码
/*************************************************************************
> File Name: Read_Write.c
> Author: LZH
> Mail: [email protected]
> Created Time: Sun 19 Feb 2017 10:56:59 PM PST
************************************************************************/
#include "myList.h"
#include
//int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
//int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
pthread_rwlock_t lock;
void* Pthread_Write(void* arg)
{
Node_p head=(Node_p)arg;
while(1)
{
sleep(1);
int ret=pthread_rwlock_wrlock(&lock);
if(ret!=0){
perror("wrlock error..\n");
return (void*) -1;
}
int data1=rand()%1000;
int data2=rand()%1000;
PushHead(head,data1);
PushHead(head,data2);
sleep(1);
printf("Writer write data:%d,%d to list.\n",data1,data2);
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
return (void*) 0;
}
void* Pthread_Read1(void* arg)
{
Node_p head=(Node_p)arg;
while(1)
{
sleep(1);
int ret=pthread_rwlock_rdlock(&lock);
if(ret!=0){
perror("rdlock error..\n");
return (void*) -1;
}
int data=0;
PopHead(head,&data);
sleep(1);
printf("Reader1 receive data:%d from list.\n",data);
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
return (void*) 0;
}
void* Pthread_Read2(void* arg)
{
Node_p head=(Node_p)arg;
while(1)
{
sleep(1);
int ret=pthread_rwlock_rdlock(&lock);
if(ret!=0){
perror("rdlock error..\n");
return (void*) -1;
}
int data=0;
PopHead(head,&data);
sleep(1);
printf("Reader2 receive data:%d from list.\n",data);
pthread_rwlock_unlock(&lock);
}
return (void*) 0;
}
int main()
{
printf("Read and Write model...\n");
Node_p head;
ListInit(&head);
printf("lock:%d\n",lock);
pthread_t tid1,tid2,tid3;
pthread_rwlock_init(&lock,NULL);
pthread_create(&tid1,NULL,Pthread_Write,(void*)head);
pthread_create(&tid2,NULL,Pthread_Read1,(void*)head);
pthread_create(&tid3,NULL,Pthread_Read2,(void*)head);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
pthread_join(tid3,NULL);
pthread_rwlock_destroy(&lock);
return 0;
}
//链表源文件
#include "myList.h"
Node_p AllocNode(int data)
{
Node_p NewNode=(Node_p)malloc(sizeof(Node));
if(NewNode==NULL)
{
perror("malloc..\n");
return ;
}
NewNode->data=data;
NewNode->next=NULL;
return NewNode;
}
int IsEmpty(Node_p list)
{
assert(list);
if(list->next!=NULL)
{
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
void ListInit(Node_pp head)
{
*head=AllocNode(0);
}
void PushHead(Node_p list,int data)
{
assert(list);
Node_p NewNode=AllocNode(data);
NewNode->next=list->next;
list->next=NewNode;
}
void DelNode(Node_p node)
{
assert(node);
free(node);
node=NULL;
}
void PopHead(Node_p list,int *data)
{
assert(data);
if(IsEmpty(list))
{
printf("the list empty..\n");
return;
}
Node_p dNode=list->next;
list->next=dNode->next;
*data=dNode->data;
DelNode(dNode);
}
void ShowList(Node_p list)
{
assert(list);
Node_p cur=list->next;
while(cur)
{
printf("%d ",cur->data);
cur=cur->next;
}
printf("\n");
}
void DestroyList(Node_p list)
{
assert(list);
int data=0;
while(list->next)
{
PopHead(list,&data);
}
free(list);
list=NULL;
printf("list is destroy...\n");
}
下面我给出整个案例的源码链接(包含Makefile),大家可以自己下去运行:
https://github.com/clearoff/C-Test/tree/master/%E8%AF%BB%E8%80%85%E4%B8%8E%E5%86%99%E8%80%85%E6%A8%A1%E5%9E%8B