winston 发表于 2011-12-29 10:18:29

在Win32下用C++实现多线程读写锁

    读写锁实际是一种特殊的自旋锁,它把对共享资源的访问者划分成读者和写者,读者只对共享资源进行读访问,写者则需要对共享资源进行写操作。这种锁相对于自旋锁而言,能提高并发性,因为在多处理器系统中,它允许同时有多个读者来访问共享资源,最大可能的读者数为实际的逻辑CPU数。写者是排他性的,一个读写锁同时只能有一个写者或多个读者(与CPU数相关),但不能同时既有读者又有写者。
    现在Win32的API,用C++实现自己的读写锁。这组API包括:CreateMutex,CreateEvent,WaitForSingleObject,WaitForMultipleObjects,ResetEvent,ReleaseMutex,SetEvent,CloseHandle。以下代码在VS2005下,已经编译通过。
RWLockImpl.h
#ifndef _RWLockImpl_Header
#define _RWLockImpl_Header

#include <assert.h>
#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include <process.h>

using namespace std;

/*
读写锁允许当前的多个读用户访问保护资源,但只允许一个写读者访问保护资源
*/

//-----------------------------------------------------------------
class CRWLockImpl
{
protected:
        CRWLockImpl();
        ~CRWLockImpl();
        void ReadLockImpl();
        bool TryReadLockImpl();
        void WriteLockImpl();
        bool TryWriteLockImpl();
        void UnlockImpl();

private:
        void AddWriter();
        void RemoveWriter();
        DWORD TryReadLockOnce();

        HANDLE   m_mutex;
        HANDLE   m_readEvent;
        HANDLE   m_writeEvent;
        unsigned m_readers;
        unsigned m_writersWaiting;
        unsigned m_writers;
};

//-----------------------------------------------------------------

class CMyRWLock: private CRWLockImpl
{
public:

        //创建读/写锁
        CMyRWLock(){};

        //销毁读/写锁
        ~CMyRWLock(){};

        //获取读锁
        //如果其它一个线程占有写锁,则当前线程必须等待写锁被释放,才能对保护资源进行访问
        void ReadLock();

        //尝试获取一个读锁
        //如果获取成功,则立即返回true,否则当另一个线程占有写锁,则返回false
        bool TryReadLock();

        //获取写锁
        //如果一个或更多线程占有读锁,则必须等待所有锁被释放
        //如果相同的一个线程已经占有一个读锁或写锁,则返回结果不确定
        void WriteLock();

        //尝试获取一个写锁
        //如果获取成功,则立即返回true,否则当一个或更多其它线程占有读锁,返回false
        //如果相同的一个线程已经占有一个读锁或写锁,则返回结果不确定
        bool TryWriteLock();

        //释放一个读锁或写锁
        void Unlock();

private:
        CMyRWLock(const CMyRWLock&);
        CMyRWLock& operator = (const CMyRWLock&);
};

inline void CMyRWLock::ReadLock()
{
        ReadLockImpl();
}

inline bool CMyRWLock::TryReadLock()
{
        return TryReadLockImpl();
}

inline void CMyRWLock::WriteLock()
{
        WriteLockImpl();
}

inline bool CMyRWLock::TryWriteLock()
{
        return TryWriteLockImpl();
}

inline void CMyRWLock::Unlock()
{
        UnlockImpl();
}


#endifRWLockImpl.cpp
#include "RWLockImpl.h"

CRWLockImpl::CRWLockImpl(): m_readers(0), m_writersWaiting(0), m_writers(0)
{
        m_mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
        if (m_mutex == NULL)
                cout<<"cannot create reader/writer lock"<<endl;

        m_readEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL);
        if (m_readEvent == NULL)
                cout<<"cannot create reader/writer lock"<<endl;

        m_writeEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL);
        if (m_writeEvent == NULL)
                cout<<"cannot create reader/writer lock"<<endl;
}

CRWLockImpl::~CRWLockImpl()
{
        CloseHandle(m_mutex);
        CloseHandle(m_readEvent);
        CloseHandle(m_writeEvent);
}

inline void CRWLockImpl::AddWriter()
{
        switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
                if (++m_writersWaiting == 1)
                        ResetEvent(m_readEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                break;
        default:
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
}

inline void CRWLockImpl::RemoveWriter()
{
        switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
                if (--m_writersWaiting == 0 && m_writers == 0)
                        SetEvent(m_readEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                break;
        default:
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
}

void CRWLockImpl::ReadLockImpl()
{
        HANDLE h;
        h = m_mutex;
        h = m_readEvent;
        switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, INFINITE))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
        case WAIT_OBJECT_0 + 1:
                ++m_readers;
                ResetEvent(m_writeEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                assert(m_writers == 0);
                break;
        default:
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
}

bool CRWLockImpl::TryReadLockImpl()
{
        for (;;)
        {
                if (m_writers != 0 || m_writersWaiting != 0)
                        return false;

                DWORD result = TryReadLockOnce();
                switch (result)
                {
                case WAIT_OBJECT_0:
                case WAIT_OBJECT_0 + 1:
                        return true;
                case WAIT_TIMEOUT:
                        continue;
                default:
                        cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
                }
        }
}

void CRWLockImpl::WriteLockImpl()
{
        AddWriter();
        HANDLE h;
        h = m_mutex;
        h = m_writeEvent;
        switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, INFINITE))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
        case WAIT_OBJECT_0 + 1:
                --m_writersWaiting;
                ++m_readers;
                ++m_writers;
                ResetEvent(m_readEvent);
                ResetEvent(m_writeEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                assert(m_writers == 1);
                break;
        default:
                RemoveWriter();
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
}

bool CRWLockImpl::TryWriteLockImpl()
{
        AddWriter();
        HANDLE h;
        h = m_mutex;
        h = m_writeEvent;
        switch (WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, 1))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
        case WAIT_OBJECT_0 + 1:
                --m_writersWaiting;
                ++m_readers;
                ++m_writers;
                ResetEvent(m_readEvent);
                ResetEvent(m_writeEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                assert(m_writers == 1);
                return true;
        case WAIT_TIMEOUT:
                RemoveWriter();
        default:
                RemoveWriter();
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
        return false;
}

void CRWLockImpl::UnlockImpl()
{
        switch (WaitForSingleObject(m_mutex, INFINITE))
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
                m_writers = 0;
                if (m_writersWaiting == 0) SetEvent(m_readEvent);
                if (--m_readers == 0) SetEvent(m_writeEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                break;
        default:
                cout<<"cannot unlock reader/writer lock"<<endl;
        }
}

DWORD CRWLockImpl::TryReadLockOnce()
{
        HANDLE h;
        h = m_mutex;
        h = m_readEvent;
        DWORD result = WaitForMultipleObjects(2, h, TRUE, 1);
        switch (result)
        {
        case WAIT_OBJECT_0:
        case WAIT_OBJECT_0 + 1:
                ++m_readers;
                ResetEvent(m_writeEvent);
                ReleaseMutex(m_mutex);
                assert(m_writers == 0);
                return result;
        case WAIT_TIMEOUT:
        default:
                cout<<"cannot lock reader/writer lock"<<endl;
        }
        return result;
}
    下边是测试代码

// MyRWLockWin32.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。//

#include "RWLockImpl.h"

//创建一个读写锁对象
CMyRWLock g_myRWLock;
volatile int g_counter = 0;

//线程函数
unsigned int __stdcall StartThread(void *pParam)
{
        int lastCount = 0;
        for (int i = 0; i < 10000; ++i)
        {
                g_myRWLock.ReadLock();
                lastCount = g_counter;
                //在读锁域,两个线程不断循环交替访问全局变量g_counter
                for (int k = 0; k < 100; ++k)
                {
                        if (g_counter != lastCount)
                                cout<<"the value of g_counter has been updated."<<endl;
                        Sleep(0);
                }
                g_myRWLock.Unlock();


                g_myRWLock.WriteLock();
                //在写锁域,只有一个线程可以修改全局变量g_counter的值
                for (int k = 0; k < 100; ++k)
                {
                        --g_counter;
                        Sleep(0);
                }
                for (int k = 0; k < 100; ++k)
                {
                        ++g_counter;
                        Sleep(0);
                }
                ++g_counter;
                if (g_counter <= lastCount)
                        cout<<"the value of g_counter is error."<<endl;
                g_myRWLock.Unlock();
        }
       
        return (unsigned int)0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
        HANDLE hThread1, hThread2;
        unsigned int uiThreadId1, uiThreadId2;

        //创建两个工作线程
        hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)NULL, 0, &uiThreadId1);
        hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &StartThread, (void *)NULL, 0, &uiThreadId2);

        //等待线程结束
        DWORD dwRet = WaitForSingleObject(hThread1,INFINITE);
        if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )
        {
                TerminateThread(hThread1,0);
        }
        dwRet = WaitForSingleObject(hThread2,INFINITE);
        if ( dwRet == WAIT_TIMEOUT )
        {
                TerminateThread(hThread2,0);
        }

        //关闭线程句柄,释放资源
        CloseHandle(hThread1);
        CloseHandle(hThread2);

        assert (g_counter == 20000);

        system("pause");
        return 0;
}


    欢迎转载,麻烦带上链接:http://blog.csdn.net/chexlong/article/details/7110060 谢谢合作!




作者:chexlong 发表于2011-12-28 21:27:40 原文链接
页: [1]
查看完整版本: 在Win32下用C++实现多线程读写锁