educoder : Linux之线程同步二(3)_linux之线程同步二头歌答案

第3关：项目实战

任务描述

本关任务：利用信号量实现一个读写锁。

相关知识

Linux 系统中提供了现成的读写锁库函数，也就是上一关我们学习的。其实，我们利用其他线程同步的方法也可以实现一个读写锁。

读写锁 需要满足如下规则：

1. 如果某线程申请了读锁，其它线程可以再申请读锁，但不能申请写锁；
2. 如果某线程申请了写锁，其它线程不能申请读锁，也不能申请写锁；

通过实训"Linux之线程同步一"的学习，我们现在知道如何互斥锁和条件变量来同步线程。那么利用 互斥锁 和 条件变量 知识就可以简单的读写锁。

利用条件变量和互斥锁实现读写锁

使用条件变量和互斥锁实现读写锁，根据读写锁的特性，当有读者在读取数据时，则不能有线程对数据进行写操作，并且同时可以存在多个读者。当有写者在对数据进行写操作的时候，则不能有线程对数据进行读操作，并且同一时刻只能有一个写者。因此，实现一个简单的读写锁可以分为以下几步：

1. 定义两个变量用于记录读者(readNum)和写者(writeNum)的个数；
2. 对于写模式的加锁，如果readNum和writeNum同时为0，则将writeNum设置为1表示此时有一个写者需要对数据进行写操作；否则，写模式的加锁操作处于等待状态；
3. 对于写模式的解锁，如果完成的写操作，此时需要将writeNum设置为0，表示此时没有写操作，并且通知读者可以读取数据了；
4. 对于读模式的加锁，如果writeNum为0，则表示当前没有写操作，可以读取数据，并且将readNum值加一表示多了一个读者；否则，读模式的加锁操作处于等待状态；
5. 对于读模式的解锁，如果完成的读操作，此时需要将readNum减一操作，然后判断readNum是否为0，如果为零，则通知写者可以执行写操作；

利用互斥锁实现读写锁

只使用互斥锁也可以实现读写锁，详细的步骤可分为以下几步：

1. 定义一个变量用于记录读者(readNum)的个数和两个互斥锁，分别是读模式的互斥锁(mutex_read)和写模式的互斥锁(mutex_write)；
2. 对于写模式的加锁，直接对mutex_write进行加锁操作即可；
3. 对于写模式的解锁，直接对mutex_write进行解锁操作即可；
4. 对于读模式的加锁，首先判断读者的数量是否为0，如果为0，则表示第一个读者要去读取数据，那么此时要禁止写者进行写数据操作，所以对mutex_write进行加锁操作并设置readNum++；否则直接将readNum++即可；
5. 对于读模式的解锁，首先将readNum--，然后判断此时是否readNum为0，如果为0，则表示现在允许写者可以写数据，因此要对mutex_write进行解锁操作；

编程要求

本关的编程任务是补全右侧代码片段中Begin至End中间的代码，具体要求如下：

• 利用信号量实现读写锁功能；
• 补全sem_rwlock_rdlock和sem_rwlock_unrdlock函数；
• sem_rwlock_rdlock函数用于读模式下的读加锁操作；
• sem_rwlock_unrdlock函数用于读模式下的读解锁操作；
• 提示：参考两个互斥锁和一个变量实现读写锁的方式，互斥锁其实就是 0-1 信号量；
• 评测读写锁实现是否正确所使用的测试用例与上一关测试用例一致，详细描述参考上一关编程要求介绍；

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
 
//记录读线程的个数
extern int reader;
 
//全局的信号量变量
extern sem_t sem_read, sem_write;
 
//读写锁初始化函数
void sem_rwlock_init()
{
	reader = 0;
	//初始化信号量个1
	sem_init(&sem_read, 0, 1);
	sem_init(&sem_write, 0, 1);
}
 
//读写锁注销函数
void sem_rwlock_destroy()
{
	sem_destroy(&sem_read);
	sem_destroy(&sem_write);
}
 
//读模式下的加锁操作
void sem_rwlock_rdlock()
{
	//读模式下加锁操作
	/********** BEGIN **********/
	sem_wait(&sem_read);
    if(reader == 0)
        sem_wait(&sem_write); 
    reader++;
    sem_post(&sem_read);
	/********** END **********/
}
 
//读模式下的解锁操作
void sem_rwlock_unrdlock()
{
	//读模式下解锁操作
	/********** BEGIN **********/
    sem_wait(&sem_read);
    reader--;
    if(reader == 0)
       sem_post(&sem_write);
	sem_post(&sem_read);
	/********** END **********/
}
 
//写模式下的加锁操作
void sem_rwlock_wrlock()
{
	sem_wait(&sem_write);
}
 
//写模式下的解锁操作
void sem_rwlock_unwrlock()
{
	sem_post(&sem_write);
}