讀寫鎖機制

　　在以前的一篇博文Linux多線程編程初探中，只提到了用於線程同步的互斥鎖、條件變量，而沒有提及讀寫鎖（read-write lock）。

　　本文主要整理自以下文章：

　　讀寫鎖(read-write lock)機制-----多線程同步問題的解決

　　請用普通的互斥鎖編程實現一個讀寫鎖

讀寫鎖

　　讀寫鎖比mutex有更高的適用性，可以多個線程同時占用讀模式的讀寫鎖，但是只能一個線程占用寫模式的讀寫鎖。

　　1）當讀寫鎖是寫加鎖狀態時, 在這個鎖被解鎖之前, 所有試圖對這個鎖加鎖的線程都會被阻塞.

　　2）當讀寫鎖在讀加鎖狀態時, 所有試圖以讀模式對它進行加鎖的線程都可以得到訪問權，但是以寫模式對它進行枷鎖的線程將阻塞；

　　3）當讀寫鎖在讀模式鎖狀態時, 如果有另外線程試圖以寫模式加鎖, 讀寫鎖通常會阻塞隨后的讀模式鎖請求, 這樣可以避免讀模式鎖長期占用, 而等待的寫模式鎖請求長期阻塞;

　　這種鎖適用對數據結構進行讀的次數比寫的次數多的情況。

讀寫鎖API

初始化和銷毀

　　對於讀寫鎖變量的初始化可以有兩種方式，一種是通過給一個靜態分配的讀寫鎖賦予常值PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER來初始化它，另一種方法就是通過調用pthread_rwlock_init()來動態的初始化。而當某個線程不再需要讀寫鎖的時候，可以通過調用pthread_rwlock_destroy來銷毀該鎖。函數原型如下：

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
// 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

　　在釋放某個讀寫鎖占用的內存之前，要先通過pthread_rwlock_destroy對讀寫鎖進行清理，釋放由pthread_rwlock_init所分配的資源。在初始化某個讀寫鎖的時候，如果屬性指針attr是個空指針的話，表示默認的屬性；如果想要使用非默認屬性，則要使用到下面的兩個函數：

#include 
int pthread_rwlockattr_init(pthread_rwlockattr_t *attr);
int pthread_rwlockattr_destroy(pthread_rwlockatttr_t *attr);
// 成功返回0，出錯則返回錯誤碼。

　　這里還需要說明的是，當初始化讀寫鎖完畢以后呢，該鎖就處於一個非鎖定狀態。數據類型為pthread_rwlockattr_t的某個屬性對象一旦初始化了，就可以通過不同的函數調用來啟用或者是禁用某個特定的屬性。

讀加鎖和寫加鎖

　　讀寫鎖的數據類型是pthread_rwlock_t,如果這個數據類型中的某個變量是靜態分配的，那么可以通過給它賦予常值PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZAR來初始化它。pthread_rwlock_rdlock()用來獲取讀出鎖，如果相應的讀出鎖已經被某個寫入者占有，那么就阻塞調用線程。pthread_rwlock_wrlock()用來獲取一個寫入鎖，如果相應的寫入鎖已經被其它寫入者或者一個或多個讀出者占有，那么就阻塞該調用線程；pthread_rwlock_unlock()用來釋放一個讀出或者寫入鎖。函數原型如下：

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
// 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

　　要注意的是其中獲取鎖的兩個函數的操作都是阻塞操作，也就是說獲取不到鎖的話，那么調用線程不是立即返回，而是阻塞執行。有寫情況下，這種阻塞式的獲取所得方式可能不是很適用，所以，接下來引入兩個采用非阻塞方式獲取讀寫鎖的函數pthread_rwlock_tryrdlock()和pthread_rwlock_trywrlock(),非阻塞方式下獲取鎖的時候，如果不能馬上獲取到，就會立即返回一個EBUSY錯誤，而不是把調用線程投入到睡眠等待。函數原型如下：

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
// 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

用互斥鎖實現讀寫鎖

　　偽代碼如下：

count_mutex = mutex_init();
write_mutex = mutex_init();
read_count = 0;

void read_lock{
    lock(count_mutex);
    read_count++;
    if (read_count == 1) {
        lock(write_mutex);
    }
    unlock(count_mutex);
}

void read_unlock{
    lock(count_mutex);
    read_count--;
    if (read_count == 0) {
        unlock(write_mutex);
    }
    unlock(count_mutex);
}

void write_lock{
    lock(write_mutex);
}

void write_unlock{
    unlock(write_mutex);
}