读写锁三种关系的证明（读者和读者互补影响、写者和写者互斥、读者和写者互斥）

最新推荐文章于 2025-08-21 12:58:51 发布

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本文通过实例演示了读写锁的三种互斥场景：读者之间的非互斥、写者之间的互斥以及读者与写者之间的互斥。展示了不同场景下锁的申请与释放对线程的影响。

1、读者和读者互不影响

假设现在只有读者线程，我们让一个读者线程申请锁以后，但是不释放读写锁。

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

pthread_rwlock_t rwlock;
void* read_thread(void* args){
	 pthread_detach(pthread_self());
     int num = *(int*)args;
 	 while (1)
 	 {
		 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);        // 申请读者锁
		 printf("读者[%d]正在读内容\n", num);
 		 sleep(1);
		 //pthread_rwlock_unlock(&rwlock);      
 	 }
}

int main(){
	pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
	pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
	int i = 1, j = 2;
	pthread_create(&tid1,NULL,read_thread, (void*)&i);
	pthread_create(&tid2,NULL,read_thread,(void*)&j);
	while(1){    
		sleep(1);
	} 
	return 0;
}

我们发现，读者和读者之间不会去争抢锁，即便是某一个读者线程申请到锁，也不会影响其他读者线程来申请锁。

2、写者和写者互斥

我们采用和上面类似的做法，只有两个写者线程，其中一个写者线程获取到锁以后，不释放锁，看一下另一个写者线程能否得到锁。

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

pthread_rwlock_t rwlock;
void* write_thread(void* args){
	pthread_detach(pthread_self());
	int num = *(int*)args;
	while (1)
	{
		pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
		printf("写者[%d]正在写内容\n", num);
		//pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
	}
}

int main(){
	pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
	pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
	int i = 1, j = 2;
	pthread_create(&tid3,NULL,write_thread,(void*)&i);
    pthread_create(&tid4,NULL,write_thread,(void*)&j);
	while(1){    
		sleep(1);
	} 
	return 0;
}

我们发现始终只有写者2在打印，说明写者2拿到锁以后，写者1就无法获取到锁了。说明写者和写者之间是互斥的。

3、读者和写者互斥

这里就分为两种场景：读者持有锁、写者持有锁。

读者持有锁时，写者申请锁会阻塞等待，但是读者申请锁不受影响。
写者持有锁时，无论是读锁申请还是写锁申请，都会被阻塞

(1) 读者持有锁

现在有三个线程，两个读线程，一个写线程，他们执行的操作如下：

读者[1]：立马申请锁，但是不释放
写者[1]：延迟1s以后申请（验证写者申请锁是否会被阻塞）
读者[2]：延迟2s后申请（验证写者之后的读锁申请是否会被阻塞）

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

pthread_rwlock_t rwlock;
void* read_thread1(void* args){
	 pthread_detach(pthread_self());

	 printf("读者[1]申请锁\n");
 	 while (1)
 	 {
		 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
		 printf("读者[1]正在读内容\n");
 		 sleep(1);
		 // pthread_rwlock_unlock(&rwlock);        // 读者1不释放锁
 	 }    
}
void* read_thread2(void* args){
	 pthread_detach(pthread_self());
     //int num = *(int*)args;
	
	 sleep(2);    // 让读者[2]延迟２ｓ再申请
	 printf("读者[2]申请锁\n");
 	 while (1)
 	 {
		 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
		 printf("读者[2]正在读内容\n");
		 pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
		 sleep(1);
 	 }
}

void* write_thread(void* args){
	pthread_detach(pthread_self());
	
	sleep(1);                // 让写者[1]延迟1ｓ再申请
	printf("写者１申请锁\n");
	while (1)
	{
		pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
		printf("写者[1]正在写内容\n");
		pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
	}
}

int main(){
	pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
	pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
	int i = 1, j = 2;
	pthread_create(&tid1,NULL,read_thread1, NULL);
	pthread_create(&tid2,NULL,read_thread2, NULL);
	pthread_create(&tid3,NULL,write_thread, NULL);
	while(1){    
		sleep(1);
	} 
	return 0;
}

(2) 写者持有锁

我们采用和上面类似的步骤，

写者[1]：先申请锁，但不释放
其他读者：延迟1s后申请

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

pthread_rwlock_t rwlock;
void* read_thread1(void* args){
	 pthread_detach(pthread_self());

     sleep(1);                // 让读者[1]延迟1ｓ再申请
	 printf("读者[1]申请锁\n");
 	 while (1)
 	 {
		 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
		 printf("读者[1]正在读内容\n");
		 pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
         sleep(1);
 	 }
}
void* read_thread2(void* args){
	 pthread_detach(pthread_self());
     //int num = *(int*)args;
	
	 sleep(1);                // 让读者[2]延迟1ｓ再申请
	 printf("读者[2]申请锁\n");
 	 while (1)
 	 {
		 pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
		 printf("读者[2]正在读内容\n");
		 pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
		 sleep(1);
 	 }
}

void* write_thread(void* args){
	pthread_detach(pthread_self());
	
	printf("写者１申请锁\n");
	while (1)
	{
		pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
		printf("写者[1]正在读内容\n");
		// pthread_rwlock_unlock(&rwlock);   // 写者1不释放锁
        sleep(1);
	}
}

int main(){
	pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
	pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
	int i = 1, j = 2;
	pthread_create(&tid1,NULL,read_thread1, NULL);
	pthread_create(&tid2,NULL,read_thread2, NULL);
	pthread_create(&tid3,NULL,write_thread, NULL);
	while(1){    
		sleep(1);
	} 
	return 0;
}