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关于读写锁：有个线程在读，能写吗？有个线程在写，能读吗？

news 来源：原创 2025/5/19 13:08:54

引言

在多线程编程中，读写锁(Read-Write Lock)是一种常见的同步机制，用于解决多个线程同时访问共享资源的问题。

读写锁

读-写问题分析
在回答上述问题之前，我们需要理解两种不同类型的线程操作：读操作和写操作。
读操作是无副作用的操作，它只从共享资源中获取信息而不改变其状态。
写操作是有副作用的操作，它会修改共享资源的状态。
当有多个线程同时访问共享资源时，我们需要确保以下几点：
一致性：所有线程看到的数据是一致的。
原子性：复合操作被视为不可分割的整体，要么全部完成，要么全部不发生。
隔离性：线程间的操作相互独立，不会互相干扰。
持久性：一旦写操作完成，结果必须持久化，即使系统崩溃也能恢复。
读写锁是一种特殊的锁机制，它把对共享资源的访问分为读操作和写操作：
读操作（共享锁）：允许多个线程同时读取资源，如果当前没有写者，读锁可以被多个读者持有。当有写者尝试获取锁时，所有新的读请求都会被阻塞，直到写者释放了锁。
写操作（排他锁）：只允许一个线程写入资源，写锁是排他的，当一个线程持有写锁时，其他任何线程（无论是读者还是写者）都不能访问资源。只有当写锁被释放后，其他线程才能继续。
读写锁的规则：
读-读：允许并发
读-写：互斥
写-读：互斥
写-写：互斥

C++读写锁实现

C++17引入了std::shared_mutex，这是标准库提供的读写锁实现：

#include <shared_mutex>
#include <thread>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

class ThreadSafeCounter {
private:
    mutable std::shared_mutex mutex_;
    int value_ = 0;

public:
    // 写操作 - 使用独占锁
    void increment() {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        value_++;
    }

    // 读操作 - 使用共享锁
    int get() const {
        std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        return value_;
    }
};

在这个例子中，std::shared_lock 用于保护读操作，而 std::unique_lock 用于保护写操作。读者可以同时访问共享数据，而写者则需要独占访问。

结论

有个线程在读，能写吗？不能。如果有线程正在读取数据，那么写操作应该被推迟，直到所有的读操作完成。这是为了确保写操作不会破坏读者看到的一致性视图。
有个线程在写，能读吗？也不能。如果一个线程正在写入数据，那么所有其他线程（包括读者和写者）都必须等待，直到写操作完成。这是为了确保写操作的原子性和隔离性。