Linux读者写者问题与读写锁

读者写者问题很像生产消费模型，但是消费会把数据拿走，而读不会，因此三种关系：

读者与读者-并发（没关系）

写者和写者-互斥

读者和写者-互斥和同步

一般情况读者很多，写者很少；需要统计读者数量，保证读完再写。

创建和销毁接口：

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

使用接口：

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

读写锁行为：

案例：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
// 共享资源
int shared_data = 0;
pthread_rwlock_t rwlock;
// 读者线程函数
void *Reader(void *arg)
{sleep(1); //读者优先，一旦读者进入&&读者很多，写者基本就很难进入了 int number = *(int *)arg;while (true){pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); // 读者加锁std::cout << "读者-" << number << " 正在读取数据, 数据是: "<< shared_data << std::endl;sleep(1);                       // 模拟读取操作pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 解锁}delete (int *)arg;return NULL;
}
// 写者线程函数
void *Writer(void *arg)
{int number = *(int *)arg;while (true){pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); // 写者加锁shared_data = rand() % 100;     // 修改共享数据std::cout << "写者- " << number << " 正在写入. 新的数据是: "<< shared_data << std::endl;sleep(2);                       // 模拟写入操作pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 解锁}delete (int *)arg;return NULL;
}
int main()
{srand(time(nullptr) ^ getpid());pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL); // 初始化读写锁// 可以更高读写数量配比，观察现象const int reader_num = 2;const int writer_num = 2;const int total = reader_num + writer_num;pthread_t threads[total]; // 假设读者和写者数量相等// 创建读者线程for (int i = 0; i < reader_num; ++i){int *id = new int(i);pthread_create(&threads[i], NULL, Reader, id);}// 创建写者线程for (int i = reader_num; i < total; ++i){int *id = new int(i - reader_num);pthread_create(&threads[i], NULL, Writer, id);}// 等待所有线程完成for (int i = 0; i < total; ++i){pthread_join(threads[i], NULL);}pthread_rwlock_destroy(&rwlock); // 销毁读写锁return 0;
}

当然可以设置读者或者写者优先级：

int pthread_rwlockattr_setkind_np(pthread_rwlockattr_t *attr, int
pref);
/*
pref 共有 3 种选择
PTHREAD_RWLOCK_PREFER_READER_NP (默认设置) 读者优先，可能会导致写者饥饿情况
PTHREAD_RWLOCK_PREFER_WRITER_NP 写者优先，目前有 BUG，导致表现行为和
PTHREAD_RWLOCK_PREFER_READER_NP 一致
PTHREAD_RWLOCK_PREFER_WRITER_NONRECURSIVE_NP 写者优先，但写者不能递归加锁
*/

读者优先会尽可能允许多个读者同时访问，而不会优先考虑写者，新到达的读者允许进入读区，而写者会被阻塞，直到所有读者读完离开，会导致饥饿问题，写者长时间不能获取写权限。

写者优先相反，当写者请求写入权限时，系统会尽快地让写者进入写入区，即使此时有读者正在读取，一旦有写者到达，所有后续的读者都会被阻塞，直到写者完成写入并离开写入区。写者优先策略可以减少写者等待的时间，但可能会导致读者饥饿（即读者长时间无法获得读取权限），特别是当写者频繁到达时。