主要参考apue以及std::shared_mutex
1. 何为读写锁
相比互斥锁，读写锁允许更高的并行性，互斥量要么锁住状态要么不加锁，而且一次只有一个线程可以加锁。
读写锁可以有三种状态：
- 读模式加锁状态；
- 写模式加锁状态；
- 不加锁状态；
只有一个线程可以占有写模式的读写锁，但是可以有多个线程占有读模式的读写锁。
读写锁也叫做“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。
1）当读写锁处于写加锁状态时，在其解锁之前，所有尝试对其加锁的线程都会被阻塞；
2）当读写锁处于读加锁状态时，所有试图以读模式对其加锁的线程都可以得到访问权，但是如果想以写模式对其加锁，线程将阻塞。这样也有问题，如果读者很多，那么写者将会长时间等待，如果有线程尝试以写模式加锁，那么后续的读线程将会被阻塞，这样可以避免锁长期被读者占有。
2. shared_mutex
c 17起。
shared_mutex 类是一个同步原语，可用于保护共享数据不被多个线程同时访问。与便于独占访问的其他互斥类型不同，shared_mutex 拥有二个访问级别：
- 共享 - 多个线程能共享同一互斥的所有权；
- 独占性 - 仅一个线程能占有互斥。
1）若一个线程已经通过lock或try_lock获取独占锁（写锁），则无其他线程能获取该锁（包括共享的）。尝试获得读锁的线程也会被阻塞。
2）仅当任何线程均未获取独占性锁时，共享锁（读锁）才能被多个线程获取（通过 lock_shared 、try_lock_shared ）。
3）在一个线程内，同一时刻只能获取一个锁（共享或独占性）。
成员函数主要包含两大类：排他性锁定（写锁）和共享锁定（读锁）。
2.1 排他性锁定
lock
锁定互斥。若另一线程已锁定互斥，则lock的调用线程将阻塞执行，直至获得锁。
若已以任何模式（共享或排他性）占有 mutex 的线程调用 lock ，则行为未定义。也就是说，已经获得读模式锁或者写模式锁的线程再次调用lock的话，行为是未定义的。
注意：通常不直接使用std::shared_mutex::lock()，而是通过unique_lock或者lock_guard进行管理。unlock
解锁互斥。
互斥必须为当前执行线程所锁定，否则行为未定义。如果当前线程不拥有该互斥还去调用unlock，那么就不知道去unlock谁，行为是未定义的。
注意：通常不直接调用unlock()而是用std::unique_lock与std::lock_guard管理排他性锁定。
2.2 共享锁定
std::shared_mutex::lock_shared
相比mutex，shared_mutex还拥有lock_shared函数。
该函数获得互斥的共享所有权。若另一线程以排他性所有权保有互斥，则lock_shared的调用者将阻塞执行，直到能取得共享所有权。
若已以任何模式（排他性或共享）占有 mutex 的线程调用 lock_shared ，则行为未定义。即：当以读模式或者写模式拥有锁的线程再次调用lock_shared时，行为是未定义的，可能产生死锁。
若多于实现定义最大数量的共享所有者已以共享模式锁定互斥，则 lock_shared 阻塞执行，直至共享所有者的数量减少。所有者的最大数量保证至少为 10000。
注意：通常不直接调用lock_shared()而是用std::shared_lock管理共享锁定。
shared_lock与unique_lock的使用方法类似、std::shared_mutex::unlock_shared
将互斥从调用方线程的共享所有权释放。
当前执行线程必须以共享模式锁定互斥，否则行为未定义。
通常不直接调用unlock_shared()而是用std::shared_lock管理共享锁定。
3. shared_lock
c 14起。
类 shared_lock 是通用共享互斥所有权包装器（unique_lock则是独占互斥所有权包装器），允许延迟锁定、定时锁定和锁所有权的转移。锁定 shared_lock ，会以共享模式锁定关联的共享互斥（std::unique_lock 可用于以排他性模式锁定）。
1）std::shared_lock
以共享模式锁定关联互斥。等效于调用 mutex()->lock_shared();
2）std::shared_lock
尝试以共享模式锁定关联互斥而不阻塞。等效于调用 mutex()->try_lock_shared()。
若无关联互斥，或互斥已被锁定，则抛出 std::system_error 。
3）std::shared_lock
从共享模式解锁关联互斥。等效于调用 mutex()->unlock_shared()
4. 示例
#include
#include //unique_lock
#include //shared_mutex shared_lock
#include
std::mutex mtx;
class threadsafercounter
{
private:
mutable std::shared_mutex mutex_;
unsigned int value_ = 0;
public:
threadsafercounter(/* args */) {
};
~threadsafercounter() {
};
unsigned int get() const {
//读者, 获取共享锁, 使用shared_lock
std::shared_lock lck(mutex_);//执行mutex_.lock_shared();
return value_; //lck 析构, 执行mutex_.unlock_shared();
}
unsigned int increment() {
//写者, 获取独占锁, 使用unique_lock
std::unique_lock lck(mutex_);//执行mutex_.lock();
value_ ; //lck 析构, 执行mutex_.unlock();
return value_;
}
void reset() {
//写者, 获取独占锁, 使用unique_lock
std::unique_lock lck(mutex_);//执行mutex_.lock();
value_ = 0; //lck 析构, 执行mutex_.unlock();
}
};
threadsafercounter counter;
void reader(int id){
while (true)
{
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::unique_lock ulck(mtx);//cout也需要锁去保护, 否则输出乱序
std::cout << "reader #" << id << " get value " << counter.get() << "\n";
}
}
void writer(int id){
while (true)
{
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::unique_lock ulck(mtx);//cout也需要锁去保护, 否则输出乱序
std::cout << "writer #" << id << " write value " << counter.increment() << "\n";
}
}
int main()
{
std::thread rth[10];
std::thread wth[10];
for(int i=0; i<10; i ){
rth[i] = std::thread(reader, i 1);
}
for(int i=0; i<10; i ){
wth[i] = std::thread(writer, i 1);
}
for(int i=0; i<10; i ){
rth[i].join();
}
for(int i=0; i<10; i ){
wth[i].join();
}
return 0;
}
运行结果：
5. 其他
关于线程同步参考其他文章，共包含：
- 互斥量
- 原子操作
- unique_lock
- 条件变量