系统程序员成长计划-并发(三)(下)

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#null #struct #平台 #算法 #语言 #c

本文介绍了一种嵌套锁的实现方式，通过装饰模式在不改变锁接口的前提下增加了锁的嵌套功能。该方法利用计数器跟踪锁的状态，并确保同一线程可以多次加锁。

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文章出处：http://www.limodev.cn/blog
作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

嵌套锁与装饰模式

嵌套锁的实现算法

加锁：

  o如果没有任何线程加锁，就直接加锁，并且记录下当前线程的ID。
  o如果是当前线程加过锁了，就不用加锁了，只是将加锁的计数增加一。
  o如果其它线程加锁了，那就等待直到加锁成功，后继步骤与第一种情况相同。

解锁：
o如果不是当前线程加的锁或者没有人加锁，那这是错误的调用，直接返回。
o如果是当前线程加锁了，将加锁的计数减一。如果计数大于0，说明当前线程加了多次，直接返回就行了。如果计数为0，说明当前线程只加了一次，则执行解锁动作。

这个逻辑很简单，要做到兼容Locker的接口和平台无关，我们还需要引入装饰模式这个概念。装饰模式的功能是在于不改变对象的本质(接口)的前提下，给对象添加附加的功能。和继承不同的是，它不是针对整个类的，而只是针对单个对象的。装饰这个名字非常直观的表现它的意义：在你自己的显示器上做点了装饰，比如贴上一张卡通画：第一是它没有改显示器的本质，显示器还是显示器。第二是只有你自己的显示器上多了张卡通画，其它显示器没有影响。

这里我们要对一把锁进行装饰，不改变它的接口，但给它加上嵌套的功能。下面我们看看在C语言里的实现方法：

o 创建函数的原型。由于获取当前线程ID的函数是平台相关的，我们要用回调函数来抽象它。

typedef int (*TaskSelfFunc)(void);
Locker* locker_nest_create(Locker* real_locker, TaskSelfFunc task_self);

这里可以看出：传入的是一把锁，返回的还是一把锁，没有改变的接口，但是返回的锁已经具有嵌套调用的功能了。

o 嵌入锁的实现。

私有信息：拥有锁的线程ID、加锁的计数，被装饰的锁和获取当前线程ID的回调函数。

typedef struct _PrivInfo
{
    int owner;
    int refcount;
    Locker* real_locker;
    TaskSelfFunc task_self;
}PrivInfo;

1.实现加锁函数：如果当前线程已经加锁，只是增加加锁计数，否则就加锁。

static Ret  locker_nest_lock(Locker* thiz)
{
    Ret ret = RET_OK;
    PrivInfo* priv = (PrivInfo*)thiz->priv;

    if(priv->owner == priv->task_self())
    {
        priv->refcount++;
    }
    else
    {
        if( (ret = locker_lock(priv->real_locker)) == RET_OK)
        {
            priv->refcount = 1;
            priv->owner = priv->task_self();
        }
    }

    return ret;
}

2.实现解锁函数：只有当前线程加的锁才能解锁，先减少加锁计数，计数为0时才真正解锁，否则直接返回。

static Ret  locker_nest_unlock(Locker* thiz)
{
    Ret ret = RET_OK;
    PrivInfo* priv = (PrivInfo*)thiz->priv;

    return_val_if_fail(priv->owner == priv->task_self(), RET_FAIL);

    priv->refcount--;
    if(priv->refcount == 0)
    {
        priv->owner = 0;
        ret = locker_unlock(priv->real_locker);
    }

    return ret;
}

o使用方法。除了创建方法稍有不同外，调用方法完全一样。

    Locker* locker = locker_pthread_create();
    Locker* nest_locker = locker_nest_create(locker, (TaskSelfFunc)pthread_self);
    DList*  dlist = dlist_create(NULL, NULL, nest_locker);

装饰模式最有用的地方在于，它给单个对象增加功能，但不是影响调用者，即使加了多级装饰，调用者也不用关心。

本节示例代码请到这里下载。