Linux线程同步(try锁和读写锁)

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前言

本篇文章继续讲解Linux线程同步，上篇文章讲解了互斥锁，本篇文章为大家讲解try锁和读写锁。

一、try锁

在Linux的多线程编程中，try锁是一种非阻塞的锁机制，也称为尝试锁。它允许线程尝试获取锁，如果锁当前是可用的，线程将获取到锁并继续执行，如果锁当前被其他线程持有，则线程不会阻塞等待，而是立即返回，并且可以根据返回值来确定是否成功获取到锁。

try锁通常通过函数来实现，不同的操作系统或编程库可能有不同的函数名称和用法，下面以常用的pthread库为例进行讲解。

在pthread库中，可以使用pthread_mutex_trylock函数来实现try锁。它的函数原型如下：

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

函数接受一个pthread_mutex_t类型的锁变量作为参数。当调用pthread_mutex_trylock时，如果锁是可用的，即没有被其他线程持有，则该线程会获取到锁并返回0，表示获取锁成功。如果锁当前被其他线程持有，则不会阻塞等待，而是立即返回一个非零的值，表示获取锁失败。

下面是一个使用pthread_mutex_trylock的示例代码：

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

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *thread_function(void *arg) {
    // 尝试获取锁
    int result = pthread_mutex_trylock(&mutex);
    if (result == 0) {
        printf("Thread: Lock acquired successfully.\n");

        // 做一些需要锁保护的工作

        // 使用完锁后释放锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    } else {
        printf("Thread: Failed to acquire lock.\n");
    }

    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t tid;

    // 创建线程
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);

    // 等待线程结束
    pthread_join(tid, NULL);

    printf("Program completed.\n");

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个线程，线程内部使用pthread_mutex_trylock尝试获取锁。如果锁可用，则获取到锁并进行处理；如果锁不可用，则不能阻塞等待，立即返回获取锁失败的结果。

二、读写锁

读写锁（Read-Write Lock）是一种并发控制机制，用于管理对共享资源的读和写操作。与互斥锁（Mutex Lock）不同，读写锁允许多个线程同时对共享资源进行读访问，但只允许一个线程进行写访问。

读写锁有两种状态：读模式（共享模式）和写模式（独占模式）。多个线程可以同时获取读锁，以实现并发的读操作。而在写操作期间，其他线程无法获取读锁或写锁，保证了数据的一致性和可靠性。

读写锁的主要特点如下：

1.多线程可以同时获取读锁，但只有一个线程可以获取写锁。

2.当有线程持有写锁时，其他线程无法获取读锁和写锁。

3.当有线程持有读锁时，其他线程可以继续获取读锁，但不能获取写锁。

4.读写锁的使用场景通常是在读操作频繁、写操作较少的情况下，通过允许多个线程同时读取，提高资源的并发性能。而对于写操作，由于可能修改共享资源的状态，需要保证独占地进行写操作，以避免数据的不一致性。

下面是使用pthread库的读写锁的示例代码：

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

pthread_rwlock_t rwlock;

void *reader_thread(void *arg) {
    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);  // 获取读锁

    // 读取共享资源

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 释放读锁

    pthread_exit(NULL);
}

void *writer_thread(void *arg) {
    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);  // 获取写锁

    // 修改共享资源

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 释放写锁

    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t reader_tid, writer_tid;

    // 初始化读写锁
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    // 创建多个读线程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&reader_tid, NULL, reader_thread, NULL);
    }

    // 创建一个写线程
    pthread_create(&writer_tid, NULL, writer_thread, NULL);

    // 等待所有线程结束
    pthread_join(writer_tid, NULL);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_join(reader_tid, NULL);
    }

    // 销毁读写锁
    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

    printf("Program completed.\n");

    return 0;
}

在这个示例中，我们通过pthread库使用了读写锁。主线程创建了多个读线程和一个写线程。读线程使用pthread_rwlock_rdlock获取读锁，并在读操作完成后使用pthread_rwlock_unlock释放读锁。写线程使用pthread_rwlock_wrlock获取写锁，并在写操作完成后使用pthread_rwlock_unlock释放写锁。

总结

本篇文章就讲解到这里，下篇文章讲解条件变量。