C++实现多线程读写锁

在Win32下用C++实现多线程读写锁

    读写锁实际是一种特殊的自旋锁,它把对共享资源的访问者划分成读者和写者,读者只对共享资源进行读访问,写者则需要对共享资源进行写操作。这种锁相对于自旋锁而言,能提高并发性,因为在多处理器系统中,它允许同时有多个读者来访问共享资源,最大可能的读者数为实际的逻辑CPU数。写者是排他性的,一个读写锁同时只能有一个写者或多个读者(与CPU数相关),但不能同时既有读者又有写者。

    现在Win32的API,用C++实现自己的读写锁。这组API包括:CreateMutex,CreateEvent,WaitForSingleObject,WaitForMultipleObjects,ResetEvent,ReleaseMutex,SetEvent,CloseHandle。以下代码在VS2005下,已经编译通过。

RWLockImpl.h

[cpp]  view plain  copy
  1. #ifndef _RWLockImpl_Header  
  2. #define _RWLockImpl_Header  
  3.   
  4. #include   
  5. #include   
  6. #include   
  7. #include   
  8.   
  9. using namespace std;  
  10.   
  11. /* 
  12.  读写锁允许当前的多个读用户访问保护资源,但只允许一个写读者访问保护资源 
  13. */  
  14.   
  15. //-----------------------------------------------------------------  
  16. class CRWLockImpl  
  17. {  
  18. protected:  
  19.     CRWLockImpl();  
  20.     ~CRWLockImpl();  
  21.     void ReadLockImpl();  
  22.     bool TryReadLockImpl();  
  23.     void WriteLockImpl();  
  24.     bool TryWriteLockImpl();  
  25.     void UnlockImpl();  
  26.   
  27. private:  
  28.     void AddWriter();  
  29.     void RemoveWriter();  
  30.     DWORD TryReadLockOnce();  
  31.   
  32.     HANDLE   m_mutex;  
  33.     HANDLE   m_readEvent;  
  34.     HANDLE   m_writeEvent;  
  35.     unsigned m_readers;  
  36.     unsigned m_writersWaiting;  
  37.     unsigned m_writers;  
  38. };  
  39.   
  40. //-----------------------------------------------------------------  
  41.   
  42. class CMyRWLock: private CRWLockImpl  
  43. {  
  44. public:  
  45.   
  46.     //创建读/写锁  
  47.     CMyRWLock(){};  
  48.   
  49.     //销毁读/写锁  
  50.     ~CMyRWLock(){};  
  51.   
  52.     //获取读锁  
  53.     //如果其它一个线程占有写锁,则当前线程必须等待写锁被释放,才能对保护资源进行访问  
  54.     void ReadLock();  
  55.   
  56.     //尝试获取一个读锁  
  57.     //如果获取成功,则立即返回true,否则当另一个线程占有写锁,则返回false  
  58.     bool TryReadLock();  
  59.   
  60.     //获取写锁  
  61.     //如果一个或更多线程占有读锁,则必须等待所有锁被释放  
  62.     //如果相同的一个线程已经占有一个读锁或写锁,则返回结果不确定  
  63.     void WriteLock();  
  64.   
  65.     //尝试获取一个写锁  
  66.     //如果获取成功,则立即返回true,否则当一个或更多其它线程占有读锁,返回false  
  67.     //如果相同的一个线程已经占有一个读锁或写锁,则返回结果不确定  
  68.     bool TryWriteLock();  
  69.   
  70.     //释放一个读锁或写锁  
  71.     void Unlock();  
  72.   
  73. private:  
  74.     CMyRWLock(const CMyRWLock&);  
  75.     CMyRWLock& operator = (const CMyRWLock&);  
  76. };  
  77.   
  78. inline void CMyRWLock::ReadLock()  
  79. {  
  80.     ReadLockImpl();  
  81. }  
  82.   
  83. inline bool CMyRWLock::TryReadLock()  
  84. {  
  85.     return TryReadLockImpl();  
  86. }  
  87.   
  88. inline void CMyRWLock::WriteLock()  
  89. {  
  90.     WriteLockImpl();  
  91. }  
  92.   
  93. inline bool CMyRWLock::TryWriteLock()  
  94. {  
  95.     return TryWriteLockImpl();  
  96. }  
  97.   
  98. inline void CMyRWLock::Unlock()  
  99. {  
  100.     UnlockImpl();  
  101. }  
  102.   
  103.   
  104. #endif  
RWLockImpl.cpp

[cpp]  view plain  copy
  1. #include "RWLockImpl.h"  
  2.   
  3. CRWLockImpl::CRWLockImpl(): m_readers(0), m_writersWaiting(0), m_writers(0)  
  4. {  
  5.     m_mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);  
  6.     if (m_mutex == NULL)  
  7.         cout<<"cannot create reader/writer lock"<
  8.   
  9.     m_readEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL);  
  10.     if (m_readEvent == NULL)  
  11.         cout<<"cannot create reader/writer lock"<
  12.   
  13.     m_writeEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL);  
  14.     if (m_writeEvent == NULL)  
  15.         cout<<"cannot create reader/writer lock"<
  16. }  
  17.   
  18. CRWLockImpl::~CRWLockImpl()  
  19. {  
  20.     CloseHandle(m_mutex);  
  21.     CloseHandle(m_readEvent);  
  22.     CloseHandle(m_writeEvent);  
  23. }  
  24.   
  25. inline void CRWLockImpl::AddWriter()  
  26. {  
  27.     switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))  
  28.     {  
  29.     case WAIT_OBJECT_0:  
  30.         if (++m_writersWaiting == 1)   
  31.             ResetEvent(m_readEvent);  
  32.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  33.         break;  
  34.     default:  
  35.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  36.     }  
  37. }  
  38.   
  39. inline void CRWLockImpl::RemoveWriter()  
  40. {  
  41.     switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))  
  42.     {  
  43.     case WAIT_OBJECT_0:  
  44.         if (--m_writersWaiting == 0 && m_writers == 0)   
  45.             SetEvent(m_readEvent);  
  46.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  47.         break;  
  48.     default:  
  49.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  50.     }  
  51. }  
  52.   
  53. void CRWLockImpl::ReadLockImpl()  
  54. {  
  55.     HANDLE h[2];  
  56.     h[0] = m_mutex;  
  57.     h[1] = m_readEvent;  
  58.     switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, INFINITE))  
  59.     {  
  60.     case WAIT_OBJECT_0:  
  61.     case WAIT_OBJECT_0 + 1:  
  62.         ++m_readers;  
  63.         ResetEvent(m_writeEvent);  
  64.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  65.         assert(m_writers == 0);  
  66.         break;  
  67.     default:  
  68.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  69.     }  
  70. }  
  71.   
  72. bool CRWLockImpl::TryReadLockImpl()  
  73. {  
  74.     for (;;)  
  75.     {  
  76.         if (m_writers != 0 || m_writersWaiting != 0)  
  77.             return false;  
  78.   
  79.         DWORD result = TryReadLockOnce();  
  80.         switch (result)  
  81.         {  
  82.         case WAIT_OBJECT_0:  
  83.         case WAIT_OBJECT_0 + 1:  
  84.             return true;  
  85.         case WAIT_TIMEOUT:  
  86.             continue;  
  87.         default:  
  88.             cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  89.         }  
  90.     }  
  91. }  
  92.   
  93. void CRWLockImpl::WriteLockImpl()  
  94. {  
  95.     AddWriter();  
  96.     HANDLE h[2];  
  97.     h[0] = m_mutex;  
  98.     h[1] = m_writeEvent;  
  99.     switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, INFINITE))  
  100.     {  
  101.     case WAIT_OBJECT_0:  
  102.     case WAIT_OBJECT_0 + 1:  
  103.         --m_writersWaiting;  
  104.         ++m_readers;  
  105.         ++m_writers;  
  106.         ResetEvent(m_readEvent);  
  107.         ResetEvent(m_writeEvent);  
  108.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  109.         assert(m_writers == 1);  
  110.         break;  
  111.     default:  
  112.         RemoveWriter();  
  113.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  114.     }  
  115. }  
  116.   
  117. bool CRWLockImpl::TryWriteLockImpl()  
  118. {  
  119.     AddWriter();  
  120.     HANDLE h[2];  
  121.     h[0] = m_mutex;  
  122.     h[1] = m_writeEvent;  
  123.     switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, 1))  
  124.     {  
  125.     case WAIT_OBJECT_0:  
  126.     case WAIT_OBJECT_0 + 1:  
  127.         --m_writersWaiting;  
  128.         ++m_readers;  
  129.         ++m_writers;  
  130.         ResetEvent(m_readEvent);  
  131.         ResetEvent(m_writeEvent);  
  132.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  133.         assert(m_writers == 1);  
  134.         return true;  
  135.     case WAIT_TIMEOUT:  
  136.         RemoveWriter();  
  137.     default:  
  138.         RemoveWriter();  
  139.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  140.     }  
  141.     return false;  
  142. }  
  143.   
  144. void CRWLockImpl::UnlockImpl()  
  145. {  
  146.     switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))  
  147.     {  
  148.     case WAIT_OBJECT_0:  
  149.         m_writers = 0;  
  150.         if (m_writersWaiting == 0) SetEvent(m_readEvent);  
  151.         if (--m_readers == 0) SetEvent(m_writeEvent);  
  152.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  153.         break;  
  154.     default:  
  155.         cout<<"cannot unlock reader/writer lock"<
  156.     }  
  157. }  
  158.   
  159. DWORD CRWLockImpl::TryReadLockOnce()  
  160. {  
  161.     HANDLE h[2];  
  162.     h[0] = m_mutex;  
  163.     h[1] = m_readEvent;  
  164.     DWORD result = WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, 1);   
  165.     switch (result)  
  166.     {  
  167.     case WAIT_OBJECT_0:  
  168.     case WAIT_OBJECT_0 + 1:  
  169.         ++m_readers;  
  170.         ResetEvent(m_writeEvent);  
  171.         ReleaseMutex(m_mutex);  
  172.         assert(m_writers == 0);  
  173.         return result;  
  174.     case WAIT_TIMEOUT:  
  175.     default:  
  176.         cout<<"cannot lock reader/writer lock"<
  177.     }  
  178.     return result;  
  179. }  
    下边是测试代码

[cpp]  view plain  copy
  1. // MyRWLockWin32.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。  
  2. //  
  3.   
  4. #include "RWLockImpl.h"  
  5.   
  6. //创建一个读写锁对象  
  7. CMyRWLock g_myRWLock;  
  8. volatile int g_counter = 0;  
  9.   
  10. //线程函数  
  11. unsigned int __stdcall StartThread(void *pParam)  
  12. {  
  13.     int lastCount = 0;  
  14.     for (int i = 0; i < 10000; ++i)  
  15.     {  
  16.         g_myRWLock.ReadLock();  
  17.         lastCount = g_counter;  
  18.         //在读锁域,两个线程不断循环交替访问全局变量g_counter  
  19.         for (int k = 0; k < 100; ++k)  
  20.         {  
  21.             if (g_counter != lastCount)   
  22.                 cout<<"the value of g_counter has been updated."<
  23.             Sleep(0);  
  24.         }  
  25.         g_myRWLock.Unlock();  
  26.   
  27.   
  28.         g_myRWLock.WriteLock();  
  29.         //在写锁域,只有一个线程可以修改全局变量g_counter的值  
  30.         for (int k = 0; k < 100; ++k)  
  31.         {  
  32.             --g_counter;  
  33.             Sleep(0);  
  34.         }  
  35.         for (int k = 0; k < 100; ++k)  
  36.         {  
  37.             ++g_counter;  
  38.             Sleep(0);  
  39.         }  
  40.         ++g_counter;  
  41.         if (g_counter <= lastCount)   
  42.             cout<<"the value of g_counter is error."<
  43.         g_myRWLock.Unlock();  
  44.     }  
  45.       
  46.     return (unsigned int)0;  
  47. }  
  48.   
  49. int main(int argc, char* argv[])  
  50. {  
  51.     HANDLE hThread1, hThread2;  
  52.     unsigned int uiThreadId1, uiThreadId2;  
  53.   
  54.     //创建两个工作线程  
  55.     hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)NULL, 0, &uiThreadId1);  
  56.     hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)NULL, 0, &uiThreadId2);  
  57.   
  58.     //等待线程结束  
  59.     DWORD dwRet = WaitForSingleObject(hThread1,INFINITE);  
  60.     if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )  
  61.     {  
  62.         TerminateThread(hThread1,0);  
  63.     }  
  64.     dwRet = WaitForSingleObject(hThread2,INFINITE);  
  65.     if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )  
  66.     {  
  67.         TerminateThread(hThread2,0);  
  68.     }  
  69.   
  70.     //关闭线程句柄,释放资源  
  71.     CloseHandle(hThread1);  
  72.     CloseHandle(hThread2);  
  73.   
  74.     assert (g_counter == 20000);  
  75.   
  76.     system("pause");  
  77.     return 0;  
  78. }  

欢迎转载,麻烦带上链接:http://blog.csdn.NET/chexlong/article/details/7110060 谢谢合作!

你可能感兴趣的:(iOS,多线程)