多个互斥锁如何工作？

Question

我正在学习 POSIX 线程，我的教授已经开始教授第一个读写器问题。这是我关于解决问题的伪代码（仅适用于第一种情况：读者的偏好）。

semaphore rw_mutex = 1; /* semaphore common to both reader & writer */
semaphore mutex = 1; /* semaphore for reading (reader lock) */
int read_count = 0; /* track number of readers in CS */


Writer:
do {
lock(rw_mutex);
/* ensure no writer or reader can enter */
...
/* writing is performed */
...
unlock(rw_mutex);
/* release lock */
} while (true);


Reader:
do
{
lock(mutex);
/* first update read_count atomically */
read_count++;
if (read_count == 1) {
lock(rw_mutex);
/* ensure no writer can enter */
}
unlock(mutex);
/* allow other readers to access */
...
/* reading is performed */
...
lock(mutex);
read_count--;if (read_count == 0) unlock(rw_mutex);
/* allow writers after
last reader has left the CS */
unlock(mutex);
/* release lock */
} while(true);

首先这是我对互斥锁的理解：一旦我们创建了一个锁定和解锁对，这两个实体之间的代码一次只能由一个线程访问。

现在，如果我的理解是正确的，那么我几乎可以理解上述伪代码的 Writer 部分中发生的情况。我们先锁定然后写入共享资源，同时，没有人可以访问共享资源，因为它已锁定，然后我们只需将其解锁。

但我在理解读者部分时遇到了问题。如果我们锁定一次，就意味着它会永久锁定，直到我们再次解锁为止，对吗？既然如此，在读者区加锁两次有什么用呢？

我的主要问题是：锁定是什么意思？上面的伪代码中的 lock(rw_mutex) 和 lock(mutex) 有什么区别？如果一旦我们调用了一个锁，无论我们传入什么参数，程序都应该锁定它，对吗？那么这些参数：rw_mutex 和 mutex 在这里意味着什么呢？多个互斥锁如何工作？

Answer 1

考虑互斥体的方式是这样的：互斥体就像一个令牌，在任何时间点都可以由一个线程持有，或者可供任何线程使用。

当线程调用lock()互斥锁时，它会尝试获取互斥锁：如果互斥锁可用（“解锁”），那么它将立即获取它，否则，如果它当前由另一个线程持有（“锁定”），那么它会立即获取该互斥锁。将等到它可用。

当线程调用unlock()互斥体时，它会返回当前持有的互斥体，以便其他线程可以使用该互斥体。

如果您有多个互斥体，则每个互斥体都是独立的：一个线程可以不持有其中任何一个、一个或两个。

在您的中Reader，线程首先获取mutex. 虽然mutex为该线程所拥有，但没有其他线程可以获取，因此没有其他线程可以在任一/对mutex之间执行（一个位于函数顶部，另一个位于函数下方）。因为仅在这样的一对中被访问（当被持有时），所以我们知道一次只有一个线程会访问。lock(mutex);unlock(mutex);Readerread_countmutexread_count

如果Reader刚刚read_count从零增加到一，它也将获取rw_mutex互斥体。这可以防止任何其他线程获取该Writer互斥体，直到该互斥体被释放为止，这具有防止进入其临界区的效果。

当该线程离开临界区时，此代码有效地将 的所有权rw_mutex从锁定它的线程传递Reader给该临界区中的任何剩余读取器。这只是代码逻辑的问题 - 不需要实际调用来执行此操作（并且这只是可能的，因为它使用信号量来实现rw_mutex，而不是例如 pthreads 互斥体，它必须由锁定它的线程释放）。