细粒度锁定答案

【问题标题】：Fine grained locking细粒度锁定
【发布时间】：2012-02-20 01:17:50
【问题描述】：

假设我们有一个大数组和许多线程在该数组中的具体索引上运行。两个线程不能同时对一个索引进行操作，一个应该等到另一个完成。还有一个蹩脚的问题：如何在 Linux/C/C++ 中对数组的每个索引实现test-and-set 锁定？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

对于细粒度锁定，请使用读/写锁数组（正如 Carey Hickling 建议的那样）。哈希索引值并通过位掩码（或使用模数）对其进行过滤以选择要使用的锁。

这有效地将索引拆分为 N 个存储桶，其中 N 是您创建的锁的数量。选择 2 的幂作为易于位掩码的锁数（掩码 = N - 1）。在这种情况下，唯一的缺点是您不仅锁定了一个特定的索引，而且锁定了每个索引，这些索引在散列时与同一个锁定指针对齐。

话虽如此，您创建的锁越多，锁的粒度就越细（16 可能是一个很好的起点）。读锁也与 rw_locks 共享，因此您只需要担心在写期间等待锁。

【讨论】：

【解决方案2】：

您要么需要一个简单的互斥锁，然后执行：

    mutex.lock();
    //access array using index
    mutex.unlock();

或者 POSIX 提供了读写锁。因此，您可以这样做：

    pthread_rwlock_rdlock(rw_lock_ptr);
    // read the array
    pthread_rwlock_unlock(rw_lock_ptr);

还有：

    pthread_rwlock_wrlock(rw_lock_ptr);
    // update the array
    pthread_rwlock_unlock(rw_lock_ptr);

这允许用于读取操作的共享锁和用于写入操作的排它锁。

我建议您为数组的每个元素设置一个类或一对，并实现上述其中一个。如果您在类的读取/更新函数中隐藏互斥锁，那么您可以更轻松地限制互斥锁的范围并轻松避免死锁。

【讨论】：

【解决方案3】：

使数组元素类型成为同步的东西。如果你想互斥你的数据，你可以有一个std::pair<T, std::mutex>;如果您可以在每次访问时使用自旋锁，您可以拥有std::pair<T, std::atomic<bool>>。然后就让每个数组访问通过同步数据获取对元素的独占访问。

【讨论】：