【Linux 线程】线程同步《二》

1、读写锁

与互斥量类似，但读写锁允许更高的并行性。其特性为：写独占，读共享。

读写锁状态：

一把读写锁具备三种状态：

    （1）读模式下加锁状态 (读锁)

    （2）写模式下加锁状态 (写锁)

    （3）不加锁状态

读写锁特性：    

1. 读写锁是"写模式加锁"时， 解锁前，所有对该锁加锁的线程都会被阻塞。
2. 读写锁是"读模式加锁"时， 如果线程以读模式对其加锁会成功；如果线程以写模式加锁会阻塞。
3. 读写锁是"读模式加锁"时， 既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高

    读写锁也叫共享-独占锁。当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。写独占、读共享。

    读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。

主要应用函数：

    pthread_rwlock_init函数

    pthread_rwlock_destroy函数

    pthread_rwlock_rdlock函数

    pthread_rwlock_wrlock函数

    pthread_rwlock_tryrdlock函数

    pthread_rwlock_trywrlock函数

    pthread_rwlock_unlock函数

以上7 个函数的返回值都是：成功返回0， 失败直接返回错误号。    

    pthread_rwlock_t类型    用于定义一个读写锁变量。

    pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init函数

初始化一把读写锁

    int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

    参2：attr表读写锁属性，通常使用默认属性，传NULL即可。

pthread_rwlock_destroy函数

销毁一把读写锁

    int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_rdlock函数

以读方式请求读写锁。（常简称为：请求读锁）

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_wrlock函数

以写方式请求读写锁。（常简称为：请求写锁）

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_unlock函数

解锁

    int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_tryrdlock函数

非阻塞以读方式请求读写锁（非阻塞请求读锁）

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

pthread_rwlock_trywrlock函数

非阻塞以写方式请求读写锁（非阻塞请求写锁）

    int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

举例：

/*************************************************************************
    > File Name: pthread_rwlock1.c
    > Summary: 读写锁示例1
    > Author: xuelisheng 
    > Created Time: 2018年12月17日
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int counter;
// 定义全局的读写锁
pthread_rwlock_t rwlock;

// 3个线程不定时调用同一全局资源
void *th_write(void *arg)
{
    int t;
    int i = (int)arg;
    while(1)
    {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);        // 以写的方式加锁，写独占
        t = counter;
        usleep(1000);                // 写操作休眠，此时读操作无法获得cpu，即无法进行读操作
        printf("=====write %d:  %lu :  counter = %d    ++counter = %d\n",i, pthread_self(), t, ++counter);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(10000);
    }
    return NULL;
}

void *th_read(void *arg)
{
    int i = (int)arg;

    while(1)
    {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);                      //  读  读共享
        printf("------------------------read %d: %lu: %d\n", pthread_self(), counter);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(2000);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int i;
    pthread_t tid[8];

    // 初始化读写锁（不管多少个读写线程，只需一把读写锁）
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    // 循环创建3个写线程
    for(i = 0; i<3; i++)
        pthread_create(&tid[i], NULL, th_write, (void *)i);
    // 循环创建5个读线程
    for(i = 0; i<5; i++)
        pthread_create(&tid[i+3], NULL, th_read, (void *)i);

    // 循环回收子线程
    for(i = 0; i<8; i++)
        pthread_join(tid[i], NULL);
    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

    return 0;
}

运行输出：

截取部分：
------------------------read 1673803520: 34: 1703023370
------------------------read 1648625408: 34: 1703023370
------------------------read 1640232704: 34: 0
=====write 1:  139820055942912 :  counter = 34    ++counter = 35
=====write 2:  139820047550208 :  counter = 35    ++counter = 36
------------------------read 1673803520: 36: 0
------------------------read 1665410816: 36: 0
------------------------read 1640232704: 36: 0
------------------------read 1657018112: 36: 1703023370
------------------------read 1648625408: 36: 0
------------------------read 1673803520: 36: 0
------------------------read 1665410816: 36: 0
------------------------read 1640232704: 36: 0
------------------------read 1657018112: 36: 0
------------------------read 1648625408: 36: 0
------------------------read 1673803520: 36: 0
------------------------read 1665410816: 36: 0
------------------------read 1657018112: 36: 3
------------------------read 1640232704: 36: 2
------------------------read 1648625408: 36: 1
------------------------read 1673803520: 36: 0
------------------------read 1657018112: 36: 1703023370
------------------------read 1640232704: 36: 1
------------------------read 1648625408: 36: 2
------------------------read 1665410816: 36: 1703023370
=====write 0:  139820064335616 :  counter = 36    ++counter = 37
------------------------read 1657018112: 37: 0
------------------------read 1665410816: 37: 0

观察可知，满足读写锁的特性。