只写互斥锁答案

【问题标题】：Mutex lock on write only只写互斥锁
【发布时间】：2010-12-08 18:51:57
【问题描述】：

我有一个多线程 C++ 应用程序，它在内存中保存一个复杂的数据结构（缓存数据）。

当我刚刚读取数据时，一切都很好。我可以拥有任意数量的线程来访问数据。

但是缓存的结构不是静态的。

如果请求的数据项不可用，它将从数据库中读取，然后插入到数据树中。这可能也没有问题，即使我在将新数据项添加到树中时使用互斥锁，也只需要几个周期（它只是添加一个指针）。
有一个不时执行的垃圾收集进程。它从树中删除所有旧项目。为此，我需要锁定整个事情，以确保当前没有其他进程正在访问任何将从内存中删除的数据。当我从缓存中读取数据时，我还必须锁定树，这样我就不会在处理项目时删除它们（有点“反之亦然”）。

“伪代码”：

function getItem(key)
   lockMutex()
   foundItem = walkTreeToFindItem(key)
   copyItem(foundItem, safeCopy)
   unlockMutex()
   return safeCopy
end function

function garbageCollection()
   while item = nextItemInTree
      if (tooOld) then
         lockMutex()
         deleteItem(item)
         unlockMutex()
      end if
   end while
end function

困扰我的是：这意味着我必须在阅读时锁定树（以避免在阅读时开始垃圾收集）。但是 - 作为副作用 - 我也不能同时进行两个阅读过程。

有什么建议吗？

是否有某种“这是一个只读操作，只与写入冲突”互斥锁？

【问题讨论】：

相关：stackoverflow.com/questions/244316/reader-writer-locks-in-c

标签： c++ linux multithreading mutex

【解决方案1】：

查看read-write-lock。

您没有指定可以使用哪个框架，但pThread 和boost 都实现了该模式。

【讨论】：

【解决方案2】：

正如其他人所说，这个概念是一个“共享阅读器，单一作者”锁。在 Linux 环境中，您应该能够在没有任何框架的情况下使用 pthread_rwlock_t。我建议也调查一下boost::shared_lock。

【讨论】：

【解决方案3】：

我建议reader-writer lock。这个想法是你可以获得一个“读”或“写”的锁，锁将允许多个读者，但只允许一个写者。非常方便。

【讨论】：

还有一个排队的原则，这样如果一个写者请求访问，它就不必等待一段时间的非读，而是延迟未来的读请求，直到它获得它的访问并执行其工作。

【解决方案4】：

在 C++17 中，std::shared_mutex 直接支持这种类型的访问（多读、单写）。我认为这是从 boost::shared_lock 采用的。该主题还在 Anthony Williams 的 C++ Concurrency in Action 中通过示例进行了描述。 https://livebook.manning.com/book/c-plus-plus-concurrency-in-action-second-edition/chapter-3/185.

基本位是：

在允许共享访问的读取上使用 std::shared_lock
- 现有的 shared_lock 不会阻止新的 shared_lock 锁定
在需要独占访问的更新/写入函数上使用 std::unique_lock
- 将等待所有现有共享读取以及其他写入完成
- 在锁定时排除任何其他读取或写入

【讨论】：