线程通信机制之轻量级读写锁

线程通信机制之轻量级读写锁

——每周杂谈 第006篇

作者：Tocy    时间：2012-05-29

关键词：读写锁，线程同步，ITC

Slim Reader/Writer (SRW) Locks（轻量级读写锁，笔者译）跟critical section类似，用于控制同一个进程内部不同线程之间共享资源的访问，设计的最初目的是高效性，并且占用很少内存。读线程从共享资源中读数据，同时写线程需要向共享资源中写数据，当多个读、写线程共用一个资源（缓冲区）的时候，据需要使用诸如critical section或者互斥量的排他性锁（独占锁）来控制资源的访问，但是针对读操作较为频繁，写操作相对较少的情况下，使用独占锁是很不划算的，需要耗费更多的时间和其他资源。这种情况下使用轻量级读写锁是非常合适的。SRW锁提供两种访问共享资源的方式：

（1）共享模型：多个读线程共享资源的只读访问权，这样就可以让读线程可以并发地读取共享资源中的数据。通常情况下，如果读操作超过写操作，相对于使用critical section，SRW锁提供的并发性对系统性能和吞吐率有很大提升。

（2）排他模式（独占模式）：写线程独立获得共享资源的读/写权限。如果某个线程获得了独占锁，其他线程是不能访问共享资源的，直到该线程释放独占锁。

SRW锁可以使用上面两种模式中任意一种模式获得，通常读线程使用共享模式获得SRW锁，写线程通常使用独占模式获得SRW锁。Windows操作系统下对于请求线程获得SRW锁的顺序是不确定的，SRW锁的获得概率不是平均的，也不是按照先到先得（FIFO）的方式。

SRW锁在具体实现上的较为简单，Windows下是一个指针的长度，这样能够快速更新锁的状态。带来的问题是附带的状态信息非常少，也使得SRW锁不能递归的获得，即SRW锁在获得之后，不能再调用捕获同一个锁的函数，同时对于获得共享模式下的SRW锁的线程不能动态的将权限提升到独占锁，要实现这种操作必须先释放共享锁，然后重新等待获得独占锁。

表格 1 SRW锁相关函数及其说明

SRW lock function	Description
AcquireSRWLockExclusive	以独占模式获得 SRW lock
AcquireSRWLockShared	以共享模式获得SRW lock
InitializeSRWLock	初始化 SRW lock.
ReleaseSRWLockExclusive	释放独占模式下打开的SRW lock
ReleaseSRWLockShared	释放共享模式下打开的SRW lock
SleepConditionVariableSRW	以原子操作执行两个操作：等待条件变量成立并已获得的释放SRW锁.
TryAcquireSRWLockExclusive	以独占模式尝试获得SRW lock。如果函数调用成功，调用线程获得该锁。
TryAcquireSRWLockShared	以共享模式尝试获得SRW lock。函数调用成功的话，调用线程获得该锁。

 

轻量级读写锁使用时首先要初始化SRW锁，然后成对的使用acquire和release函数来控制临界资源的访问。（需要说明的是最后两个函数是Win 7上新提供的函数，所以不要在低版本的操作系统上使用这两个函数）。可使用tryacquireXXX函数来提前测试线程时候可以获得SRW锁，如果不可以，继续执行其他操作既可以。提高系统的运行效率和CPU利用率。

 

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