读者写者模型

一、什么是读者写者模型？

同上篇博客中提到的生产者消费者模型类似，我们可以把读者写者模型简单的概括为“三二一”原则

所谓的“三”指的是三种关系，分别为：

（1）写者与写者：互斥关系
（2）读者与读者：既不同步也不互斥
（3）读者与写者：同步关系（读者优先或者写者优先），互斥关系（读者读完了写者才能写，写者写完了读者才能读，这样保证了数据的有效性）

所谓的“二”指的是：读者和写者

所谓的“一”指的是：一个读写场所

二、读者写者模型与生产者与消费者模型的区别

我们可以将生产者当做是读写模型中的写者，消费者当做是读写模型中的读者。

但是在生产者与消费者模型中，消费者与消费者的关系是互斥的，而对于我们的读写模型中的读者与读者是没关系的。

这两种模型的最大区别是：在生产者消费者模型中，生产者产生数据，消费者必须把数据拿走，才算是消费成功了。但是对于我们的读写模型来说，读者只需读到数据即可，它不需要拿走数据。

三、自旋锁与挂起等待锁

挂起等待锁：当线程申请资源失败时，它会挂起等待（操作系统将它挂起）。比如互斥锁和二元信号量。

自旋锁：当线程申请资源失败时，它会一直在当前检测锁位置处轮寻锁的状态来看资源是否能被申请。不断检测的过程叫作自旋（操作系统将它自旋）。

那么如何来选择这两种类型的锁呢？我们来根据线程在临界区需要等待的时间长短来进行选择，需要在临界区等待时间长的线程选择挂起等待锁，而等待时间段的线程选择自旋锁。

了解以上内容我们就来说说在读写模型中最重要的一个知识点——读写锁

读写锁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，但不能同时既有读者又有写者。

上述文字中提到了并发这个概念，那么什么是并发呢？并发是一段时间内因为CPU切换导致的若干线程同时运行的现象叫作并发。它是通过线程或进程的来回切换实现的。

接下来我们来看看读写锁的具体接口吧！

（1）创建与销毁读写锁——pthread_rwlock_init和pthread_rwlock_destroy

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,  const pthread_rwlockattr_t *restrict attr)//创建读写锁

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);//销毁读写锁

（2）加读写锁

读者加锁——pthread_rwlock_tryrdlock

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//阻塞版本
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//非阻塞版本。成功返回值为0，失败返回错误码

写者加锁——pthread_rwlock_trywrlock

 int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//非阻塞版本
 int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//阻塞版本

（3）解锁——pthread_rwlock_unlock

 int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

好啦！知道了上述所有的背景知识后，我们来看看具体实现读写模型的具体代码吧！
（1）创建Makefile

myrw:myrw.c
    gcc -o $@ $^ -lpthread
.PHONY:clean
clean:
    rm -f myrw

（2）创建myrw.c

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>

int book=0;//给book中写数据
pthread_rwlock_t rwlock;//定义读写锁

void *myread(void *arg)//读者
{   

    while(1)
    {  
        if(pthread_rwlock_tryrdlock(&rwlock)!=0)//读者加锁失败，则说明写者正在写
        {
            printf("reader say:the wirter is writing...\n");

        }
        else
        {
        printf("read done...%d\n",book);
        sleep(5);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);//解锁

        }
    }

}
void *mywirte(void *arg)//写者
{
     sleep(1);  //读者先运行
     while(1)
     {  
         if(pthread_rwlock_trywrlock(&rwlock)!=0)//写者加锁失败，则说明读者正在读
        {
           printf("writer say:the reader is reading...\n");
           usleep(500000);//0.5s刷新一次
        }
        else
        {
         book++;
         printf("write done...%d\n",book);
         pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

        }
     }

}

int main()
{
   pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL);//初始化读写锁

   pthread_t reader,wirter;

   pthread_create(&reader,NULL,myread,NULL);
   pthread_create(&wirter,NULL,mywirte,NULL);

   pthread_join(reader,NULL);
   pthread_join(wirter,NULL);

   pthread_rwlock_destroy(&rwlock);//销毁读写锁

   return 0;
}

以上的代码是读者先读的情况！程序运行成功的结果如图：

写者先写的情况只需将myread与mywirte函数部分做如下修改即可：

void *myread(void *arg)
{   
    sleep(1);//写者先运行
    while(1)
    {  
        if(pthread_rwlock_tryrdlock(&rwlock)!=0)
        {
            printf("reader say:the wirter is writing...\n");
            usleep(500000);
        }
        else
        {
        printf("read done...%d\n",book);

        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

        }
    }

}
void *mywirte(void *arg)
{

     while(1)
     {  
         if(pthread_rwlock_trywrlock(&rwlock)!=0)
        {
           printf("writer say:the reader is reading...\n");

        }
        else
        {
         book++;
         printf("write done...%d\n",book);
         sleep(5);
         pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

        }
     }

}

程序成功后结果如图所示：