使用rwlock使用pthread条件变量

Question

我正在寻找一种使用方式 pthread rwlock 结构 条件 C ++的例程。

我有两个问题：

首先：怎么可能以及如果不能的话，为什么？

第二：为什么当前的Posix Pthread没有实施此行为？

为了了解我的目的，我解释了我的用途：我有一个处理一个共享数组的制片人 - 消费者模型。当数组为空时，消费者将康复，但在阅读一些元素时会rdlock。生产者在添加（+信号）或从数组中删除Elem时会扭动。

使用RDLOCK代替Mutex_lock的好处是提高性能：使用Mutex_lock时，几个读者会阻止，而使用RDLOCK几个读者不会阻止。

Answer 1

我认为，通过“条件”，您的意思是“条件变量”。他们是不同的事情。

不，在等待条件变量时，您不能使用rwlock。我无法回答“为什么”，但这就是Posix决定这样做的方式。也许只是为了使事情变得简单。

但是，您仍然可以通过仅使用MUTEX和2条条件变量而无需使用POSIX RWLOCK来获得自己想要的行为：

getReadLock():
     lock(mutex)
     while(array.empty())
         wait(readersCondVar, mutex)
     readers++;
     unlock(mutex)       

releaseReadLock():
     lock(mutex)
     if (--readers == 0)
           broadcast(writerCondVar, mutex) // or signal, if only 1 producer
     unlock(mutex)

readerThread:
     forever() {
         getReadLock()
         read()
         releaseReadLock()
      }

getWriteLock():
     lock(mutex)
     while(readers) {
         wait(writerCondVar, mutex)
     }

releaseWriteLock():
     broadcast(readersCondVar, mutex)
     unlock(mutex)

writerThread():
      forever() {
         getWriteLock()
         write()
         releaseWriteLock()
      }

简单，做你想要的。

Answer 2

我的要求与您的需求相同。

这是我的解决方案：

WRAP PTHREAD_RWLOCK_T

class rwlock
{
public:
    rwlock()
    {
        pthread_rwlock_init(&_lock, nullptr);
    }

    ~rwlock()
    {
        pthread_rwlock_destroy(&_lock);
    }

    void read_lock()
    {
        pthread_rwlock_rdlock(&_lock);
    }

    void write_lock()
    {
        pthread_rwlock_wrlock(&_lock);
    }

    bool try_read_lock()
    {
        return pthread_rwlock_tryrdlock(&_lock) == 0;
    }

    bool try_write_lock()
    {
        return pthread_rwlock_trywrlock(&_lock) == 0;
    }

    void lock()
    {
        read_lock();
    }

    void try_lock()
    {
        try_read_lock();
    }

    void unlock()
    {
        pthread_rwlock_unlock(&_lock);
    }

private:
    pthread_rwlock_t _lock;
};

用法

rwlock lock;

std::condition_variable_any cond;

bool ready = false;

制作人

lock.write_lock();
...
if (!ready) {
    ready = true;
    cond.notify_all();
}
lock.unlock();

消费者

std::unique_lock<rwlock> lock_(lock);
while (!ready) {
    cond.wait(lock_, []{ return ready; });
}
...
ready = false;

Answer 3

C ++ 0x获得了多线程支持，并且该支持包括一种名为procention_variable_any的新类型：

class condition_variable_any
{
public:
    condition_variable_any();
    ~condition_variable_any();

    condition_variable_any(const condition_variable_any&) = delete;
    condition_variable_any& operator=(const condition_variable_any&) = delete;

    void notify_one();
    void notify_all();

    template <class Lock>
        void wait(Lock& lock);
    template <class Lock, class Predicate>
        void wait(Lock& lock, Predicate pred);

    template <class Lock, class Clock, class Duration>
        cv_status
        wait_until(Lock& lock,
                   const chrono::time_point<Clock, Duration>& abs_time);

    template <class Lock, class Clock, class Duration, class Predicate>
        bool
        wait_until(Lock& lock,
                   const chrono::time_point<Clock, Duration>& abs_time,
                   Predicate pred);

    template <class Lock, class Rep, class Period>
        cv_status
        wait_for(Lock& lock,
                 const chrono::duration<Rep, Period>& rel_time);

    template <class Lock, class Rep, class Period, class Predicate>
        bool
        wait_for(Lock& lock,
                 const chrono::duration<Rep, Period>& rel_time,
                 Predicate pred);
};

有关于如何实现条件_variable_yany的说明：

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2406.html#gen_cond_var

但是在此链接上，它被命名为gen_cond_var。关于条件_variable_any的魔力是，它将等待任何具有锁定（）和unlock（）成员的内容。一旦您拥有procention_variable_any，那么您所需要的就是rwlock。上面的链接还介绍了shared_mutex和shared_lock，并显示执行您想要的示例代码：

std::tr2::shared_mutex mut;
std::gen_cond_var cv;

void wait_in_shared_ownership_mode()
{
    std::tr2::shared_lock<std::tr2::shared_mutex> shared_lk(mut);
    // mut is now shared-locked
    // ...
    while (not_ready_to_proceed())
        cv.wait(shared_lk);  // shared-lock released while waiting
    // mut is now shared-locked
    // ...
}   // mut is now unlocked

void wait_in_unique_ownership_mode()
{
    std::unique_lock<std::tr2::shared_mutex> lk(mut);
    // mut is now unique-locked
    // ...
    while (not_ready_to_proceed())
        cv.wait(lk);  // unique-lock released while waiting
    // mut is now unique-locked
    // ...
}   // mut is now unlocked

上面的文档有些过时。这里有更多最新的实现和shared_mutex / shared_lock的描述：

http://howardhinnant.github.io/shared_mutex http://howardhinnant.github.io/shared_mutex.cpp

所有这些都是在Posix Pthreads之上实现的。我希望将共享锁定的东西放入C ++技术报告（TR2）中，但是当然不能保证。

Answer 4

对于您想要的内容，您只需要拥有1组RWLOCK和1组静音/con变量，即伪代码（尽管您需要在POSIX COND变量上使用通常的循环）

consumer() {

  get_readlock();
  if(array_empty()) {
    release_readlock();
    grab_mutex();
    wait_on_condition();
    release_mutex();
    get_readlock();
  }
  process_elements();
  release_readlock();
}

producer()
{
  get_writelock();
  get_mutex();
  insert_elements();
  signal_condition();
  release_mutex();
  release_writelock();
}

我想条件变量仅适用于静音，因为等待或发出信号的条件需要相互排他性。

Answer 5

有几种 rwlocks 在静音和孔顶上实施。选择任何一个，并为您的自定义需求添加一些孔。

Answer 6

解决世界末日发出的问题，必须在 grab_mutex 和之前 wait_on_condition:

consumer() {

  get_readlock();
  if(array_empty()) {
    release_readlock();
    grab_mutex();
    if(array_empty()) {
       wait_on_condition();
    }
    release_mutex();
    get_readlock();
  }
  process_elements();
  release_readlock();
}