muduo库学习之线程同步07——CopyOnWrite

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本文介绍了CopyOnWrite（COW）技术在并发编程中的应用，通过一个例子展示了如何使用COW和shared_ptr来避免死锁。在read端，通过局部FooListPtr观察者增加引用计数，减少临界区。而在write端，当g_foos不唯一时，创建新副本进行修改，从而实现并发读写的高效和安全。

东阳的学习笔记

CopyOnWriter

1 什么是COW?

COW字面意思写时复制，是一种并发场景下的共享数据策略。

顾名思义，它的基本思想是大家共享同一份数据，读的时候不加锁，直接读取数据；更新数据时在其拷贝副本上操作，在这个新拷贝的数据上演绎更新操作，然后再用这个新数据替换老数据。

2 借 shared_ptr 实现 copy-on-write

在互斥器那篇文章中提到了一个死锁的例子。在这里我们来看看如何使用 COW 来解决这个问题：

先将数据结构改成：

typedef std::vector<Foo> Foolist;
typedef boost::shared_ptr<Foolist> FooListPtr;
MutexLock mutex;
FooListPtr g_foos;

2.1 read 端

在read端，使用一个栈上局部 FooListPtr 变量作为一个 观察者 ，它使得共享变量 g_foos 的引用计数增加(防止并发修改)。traverse() 函数的临界区是&4～&8，临界区内只读了一次共享变量 g_foos （多线程并发读写 shared_ptr 必须使用 mutex 保护），比原来的写法大为缩短，而且多个线程同时调用 traverse() 也不会堵塞。
void traverse()
{
		FooListPtr foos;          // 观察者
		{
			MutexLockGuard lock(mutex);
			foos = g_foos;
			assert(!g_foos.unique());
		}
		
		// assert(!g_foos.unique()) 这个断言不成立
		for (std::vector<Foo>::const_iterator it = foos.begin();
		it != foos.end(); ++it)
		{
			it->doit();
		}
}

write 端

关键看 write 端的 post() 怎么写。

如果g_foos.unique()为true，则说明没有线程正在读取，可以放心地原地修改
否则，copy一份，即COW
void post(const Foo& f)
{	
	MutexLockGuard lock(mutex);
	if (!g_foos.unique())    // 其他线程正在读
	{
		g_foos.reset(new FooList(*g_foos));
		printf("copy the whole list");  // 
	}
	assert(g_foos.unique());    // 没有其他线程正在读，原地操作
	foos.push_back(f);
}