读写互斥锁如何工作？

| 假设我在没有多读取器/单编写器互斥锁的线程框架中进行编程。我可以通过以下方式实现其功能：创建两个互斥锁：一个递归（锁定计数）的互斥锁（用于读取器）和一个二进制互斥量的写入器。写：获取二进制互斥锁等到递归互斥锁的锁计数为零实际写释放二进制互斥锁读：获取二进制互斥锁的锁定（因此我知道编写器未处于活动状态）递归互斥的增量计数释放二进制互斥锁实际阅读递归互斥的递减计数这不是功课。我没有接受并发编程方面的正式培训，并且正在尝试解决这些问题。如果有人可以指出缺陷，阐明不变量或提供更好的算法，我将非常高兴。一个很好的参考，无论是在线的还是枯树上的，也将不胜感激。

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以下内容直接摘自《多处理器编程的艺术》，这是一本了解这些知识的好书。实际上提供了2种实现：简单版本和公平版本。我将继续复制公平版本。此实现的要求之一是您具有条件变量原语。我会尝试找出一种删除它的方法，但这可能要花点时间。在那之前，这总比没有好。注意，也可以仅使用锁来实现该原语。

public class FifoReadWriteLock {
    int readAcquires = 0, readReleases = 0;
    boolean writer = false;
    ReentrantLock lock;
    Condition condition = lock.newCondition(); // This is the condition variable.

    void readLock () {
        lock.lock();
        try {
            while(writer)
                condition.await();
            readAcquires++;
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    void readUnlock () {
        lock.lock();
        try {
            readReleases++;
            if (readAcquires == readReleases)
                condition.signalAll();
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    void writeLock () {
        lock.lock();
        try {
            while (writer)
                condition.await();

            writer = true;

            while (readAcquires != readReleases)
                condition.await();
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    void writeUnlock() {
        writer = false;
        condition.signalAll();
    }
}

首先，我对代码进行了一些简化，但是算法保持不变。本书中也恰好有此算法的错误，已在勘误表中更正。如果您打算阅读本书，请将勘误表放在附近，否则您将非常困惑（就像几分钟前我想重新理解算法时一样）。请注意，从好的方面来看，这是一件好事，因为它可以使您保持警惕，并且这是在处理并发时的要求。接下来，虽然这可能是Java实现，但只能将其用作伪代码。在执行实际实现时，您必须对语言的内存模型保持谨慎，否则肯定会头疼。例如，我认为readAcquires和readReleases以及writer变量在Java中都必须声明为volatile，否则编译器可以自由地在循环外对其进行优化。这是因为在严格顺序的程序中，没有必要在循环中不断循环的变量永不改变。请注意，我的Java有点生锈，所以我可能是错的。 readReleases和readAcquires变量的整数溢出还有另一个问题，在算法中将其忽略。在解释算法之前，请注意最后一点。条件变量使用锁初始化。这意味着当线程调用condition.await()时，它将放弃对锁的所有权。一旦被调用ѭ7唤醒，线程将在重新获得锁后恢复。最后，这是它的工作方式和原因。 readReleases和readAcquires变量跟踪已获取并释放读锁的线程数。当这些相等时，没有线程具有读取锁定。 “ 3”变量指示线程正在尝试获取写锁或已经拥有该写锁。该算法的读取锁定部分非常简单。尝试锁定时，它首先检查写者是持有该锁还是试图获取该锁。如果是这样，它将等到编写器完成后，再通过增加readAcquires变量来为读取器声明锁定。解锁时，线程会增加readReleases变量，如果没有更多读取器，它将通知可能正在等待的所有写入器。该算法的写锁定部分并没有复杂得多。要锁定，线程必须首先检查是否有其他写程序处于活动状态。如果是这样，则必须等到另一位作者完成后再进行。然后通过将writer设置为true来指示它想要锁定（请注意，它尚未持有该锁定）。然后，它会一直等到没有更多读者为止，然后继续。要解锁，只需将变量“ 3”设置为false并通知其他可能正在等待的线程。该算法是合理的，因为读者无法无限期地阻止作家。一旦写者表明要获取该锁，就不再有读者可以获取该锁。之后，作者只需要等待最后剩下的读者完成，然后再继续。请注意，写者仍然有可能无限期地阻止另一个写者。那是相当罕见的情况，但是可以改进算法以考虑到这一点。因此，我重新阅读了您的问题，并意识到我部分（严重）用下面介绍的算法回答了该问题。这是我的第二次尝试。您所描述的算法与我提到的书中介绍的简单版本非常相似。唯一的问题是A）不公平，B）我不确定如何实现wait until recursive mutex has lock count zero。对于A），请参见上文，对于B），该书使用单个int来跟踪读者，并使用条件变量进行信号通知。

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您可能要防止写饥饿，要实现此目的，您可以优先选择写操作或使互斥锁公平。 ReadWriteLockJava的接口文档说Writer首选项很常见， ReentrantReadWriteLock班级文件说此类不对锁定访问强加读取器或写入器首选项顺序。但是，它确实支持可选的公平性政策。注意R ..的评论与其锁定和解锁二进制互斥锁以进行读取，不如可以在增加计数后只检查二进制互斥状态递归互斥体，然后等待（旋转/收益/ futex_wait /任何）锁定直到解锁推荐阅读：用POSIX线程编程 Perl的RWLock Java的ReadWriteLock文档。

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