linux-读写锁(rwlock)

概述

        读写锁与互斥量类似,不过读写锁允许更改的并行性,也叫共享互斥锁 。互斥量要么是锁住状态,要么就是不加锁状态,而且一次只有一个线程可以对其加锁。读写锁可以有 3 种状态:读模式下加锁状态、写模式加锁状态、不加锁状态
        一次只有一个线程可以占有写模式的读写锁,但是多个线程可以同时占有读模式 的读写锁(允许多个线程读但只允许一个线程写)

读写锁的特点

1.如果有其它线程读数据,则允许其它线程执行读操作,但不允许写操作;
2.如果有其它线程写数据,则其它线程都不允许读、写操作
3 如果某线程申请了读锁,其它线程可以再申请读锁,但不能申请写锁;
4.如果某线程申请了写锁,其它线程不能申请读锁,也不能申请写锁。
读写锁适合于对数据结构的 读次数比写次数多得多 的情况。

读写锁定义

在 linux 中,通过 pthread_rwlock_t 结构来表示一个读写锁

typedef union
{
        struct __pthread_rwlock_arch_t __data ;
        char __size [ __SIZEOF_PTHREAD_RWLOCK_T ];
        long int __align ;
} pthread_rwlock_t ;
对于读写锁的操作有:
1.初始化读写锁
2.销毁读写锁
3.获取读锁
4.获取写锁
5.解锁

初始化读写锁

动态初始化(pthread_rwlock_init)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
作用:
        初始化读写锁 rwlock
参数含义:
        rwlock:读写锁
        attr:读写锁的属性,为 NULL 表示默认属性
返回值:
        成功返回 0
        失败返回其他值

静态初始化

        在 linux 中使用静态存储区的 PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER 就可以完成对读写锁的初
始化工作。
# define PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER \
{ { 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , __PTHREAD_RWLOCK_ELISION_EXTRA , 0 ,
0 } }

静态初始化方式如下:

pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
        动态初始化是在堆中申请空间,需要释放,而静态初始化是在静态存储区中创建,不
需要释放。

释放读写锁(pthread_rwlock_destroy)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        释放读写锁 rwlock
参数含义:
        rwlock:读写锁
返回值:
        成功返回 0
        失败返回其他值

申请读锁

阻塞方式(pthread_rwlock_rdlock)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        申请读锁 rwlock ,阻塞申请
参数含义:
        rwlock:读写锁
返回值:
        成功返回 0
        失败返回其他值

非阻塞方式(pthread_rwlock_tryrdlock)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        申请读锁 rwlock ,非阻塞申请
参数含义:
        rwlock:读写锁
返回值:
        成功返回 0 (不管申请是否成功都会返回 0,除非锁不存在或其他异常情况)
        失败返回其他值

申请写锁

阻塞方式(pthread_wrlock_wrlock)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        申请写锁 rwlock , 阻塞等待
参数含义:
        rwlock:读写锁
返回值:
        成功返回 0
        失败返回其他值

非阻塞方式(pthread_rwlock_trywrlock)

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        申请写锁 rwlock ,非阻塞申请
参数含义:
        rwlock:读写锁
返回值:
        成功返回 0 (不管申请是否成功都会返回 0,除非锁不存在或其他异常情况)
        失败返回其他值

解锁

头文件:
#include 
函数原型:
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
作用:
        释放读写锁资源( 解锁 )
参数含义:
         rwlock: 读写锁
返回值:
        成功返回 0
        失败返回其他值

简单使用实例

// 一个使用读写锁来实现 4 个线程读写一段数据是实例。
// 在此示例程序中,共创建了 4 个线程,
// 其中两个线程用来写入数据,两个线程用来读取数据
#include 
#include 
#include 

pthread_rwlock_t rwlock; //读写锁
int num = 1; 

//读操作,其他线程允许读操作,却不允许写操作
void *fun1(void *arg) 
{ 
    while(1) 
    { 
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        printf("read num first == %d\n", num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
    }
}

//读操作,其他线程允许读操作,却不允许写操作
void *fun2(void *arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        printf("read num second == %d\n", num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(2);
    }
}

//写操作,其它线程都不允许读或写操作
void *fun3(void *arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        num++;
        printf("write thread first\n");
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(2);
    }
}

//写操作,其它线程都不允许读或写操作
void *fun4(void *arg)
{
    while(1)
    { 
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); 
        num++; 
        printf("write thread second\n"); 
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock); 
        sleep(1); 
    } 
} 

int main() 
{ 
    pthread_t ptd1, ptd2, ptd3, ptd4; 
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);//初始化一个读写锁
    //创建线程
    pthread_create(&ptd1, NULL, fun1, NULL); 
    pthread_create(&ptd2, NULL, fun2, NULL); 
    pthread_create(&ptd3, NULL, fun3, NULL); 
    pthread_create(&ptd4, NULL, fun4, NULL); 
    //等待线程结束,回收其资源
    pthread_join(ptd1, NULL); 
    pthread_join(ptd2, NULL); 
    pthread_join(ptd3, NULL); 
    pthread_join(ptd4, NULL); 
    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);//销毁读写锁
    return 0; 
}

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