起步

Python 提供的多線程模型中并沒有提供讀寫鎖，讀寫鎖相對(duì)于單純的互斥鎖，適用性更高，可以多個(gè)線程同時(shí)占用讀模式的讀寫鎖，但是只能一個(gè)線程占用寫模式的讀寫鎖。

通俗點(diǎn)說就是當(dāng)沒有寫鎖時(shí)，就可以加讀鎖且任意線程可以同時(shí)加；而寫鎖只能有一個(gè)線程，且必須在沒有讀鎖時(shí)才能加上。

簡單的實(shí)現(xiàn)

import?threadingclass?RWlock(object):????def?__init__(self):????????self._lock?=?threading.Lock()????????self._extra?=?threading.Lock()????????self.read_num?=?0????def?read_acquire(self):????????with?self._extra:????????????self.read_num?+=?1????????????if?self.read_num?==?1:????????????????self._lock.acquire()????def?read_release(self):????????with?self._extra:????????????self.read_num?-=?1????????????if?self.read_num?==?0:????????????????self._lock.release()????def?write_acquire(self):????????self._lock.acquire()????def?write_release(self):????????self._lock.release()

這是讀寫鎖的一個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)，self.read_num?用來保存獲得讀鎖的線程數(shù)，這個(gè)屬性屬于臨界區(qū)，對(duì)其操作也要加鎖，所以這里需要一個(gè)保護(hù)內(nèi)部數(shù)據(jù)的額外的鎖?self._extra?。

但是這個(gè)鎖是不公平的。理想情況下，線程獲得所的機(jī)會(huì)應(yīng)該是一樣的，不管線程是讀操作還是寫操作。而從上述代碼可以看到，讀請(qǐng)求都會(huì)立即設(shè)置?self.read_num += 1，不管有沒有獲得鎖，而寫請(qǐng)求想要獲得鎖還得等待?read_num為 0 。

所以這個(gè)就造成了只有鎖沒有被占用或者沒有讀請(qǐng)求時(shí)，可以獲得寫權(quán)限。我們應(yīng)該想辦法避免讀模式鎖長期占用。

讀寫鎖的優(yōu)先級(jí)

讀寫鎖也有分 讀優(yōu)先 和 寫優(yōu)先。上面的代碼就屬于讀優(yōu)先。

如果要改成寫優(yōu)先，那就換成去記錄寫線程的引用計(jì)數(shù)，讀和寫在同時(shí)競爭時(shí)，可以讓寫線程增加寫的計(jì)數(shù)，這樣可使讀線程的讀鎖一直獲取不到, 因?yàn)樽x線程要先判斷寫的引用計(jì)數(shù)，若不為0，則等待其為 0，然后進(jìn)行讀。這部分代碼不羅列了。

但這樣顯然不夠靈活。我們不需要兩個(gè)相似的讀寫鎖類。我們希望重構(gòu)我們代碼，使它更強(qiáng)大。

改進(jìn)

為了能夠滿足自定義優(yōu)先級(jí)的讀寫鎖，要記錄等待的讀寫線程數(shù)，并且需要兩個(gè)條件threading.Condition?用來處理哪方優(yōu)先的通知。計(jì)數(shù)引用可以擴(kuò)大語義：正數(shù)：表示正在讀操作的線程數(shù)，負(fù)數(shù)：表示正在寫操作的線程數(shù)（最多-1）

在獲取讀操作時(shí)，先然后判斷時(shí)候有等待的寫線程，沒有，進(jìn)行讀操作，有，則等待讀的計(jì)數(shù)加 1 后等待?Condition?通知；等待讀的計(jì)數(shù)減 1，計(jì)數(shù)引用加 1，繼續(xù)讀操作，若條件不成立，循環(huán)等待；

在獲取寫操作時(shí)，若鎖沒有被占用，引用計(jì)數(shù)減 1，若被占用，等待寫線程數(shù)加 1，等待寫條件?Condition?的通知。

讀模式和寫模式的釋放都是一樣，需要根據(jù)判斷去通知對(duì)應(yīng)的?Condition：

class?RWLock(object):????def?__init__(self):????????self.lock?=?threading.Lock()????????self.rcond?=?threading.Condition(self.lock)????????self.wcond?=?threading.Condition(self.lock)????????self.read_waiter?=?0????#?等待獲取讀鎖的線程數(shù)????????self.write_waiter?=?0???#?等待獲取寫鎖的線程數(shù)????????self.state?=?0??????????#?正數(shù)：表示正在讀操作的線程數(shù)???負(fù)數(shù)：表示正在寫操作的線程數(shù)（最多-1）????????self.owners?=?[]????????#?正在操作的線程id集合????????self.write_first?=?True?#?默認(rèn)寫優(yōu)先，False表示讀優(yōu)先????def?write_acquire(self,?blocking=True):????????#?獲取寫鎖只有當(dāng)????????me?=?threading.get_ident()????????with?self.lock:????????????while?not?self._write_acquire(me):????????????????if?not?blocking:????????????????????return?False????????????????self.write_waiter?+=?1????????????????self.wcond.wait()????????????????self.write_waiter?-=?1????????return?True????def?_write_acquire(self,?me):????????#?獲取寫鎖只有當(dāng)鎖沒人占用，或者當(dāng)前線程已經(jīng)占用????????if?self.state?==?0?or?(self.state?<?0?and?me?in?self.owners):????????????self.state?-=?1????????????self.owners.append(me)????????????return?True????????if?self.state?>?0?and?me?in?self.owners:????????????raise?RuntimeError("cannot?recursively?wrlock?a?rdlocked?lock")????????return?False????def?read_acquire(self,?blocking=True):????????me?=?threading.get_ident()????????with?self.lock:????????????while?not?self._read_acquire(me):????????????????if?not?blocking:????????????????????return?False????????????????self.read_waiter?+=?1????????????????self.rcond.wait()????????????????self.read_waiter?-=?1????????return?True????def?_read_acquire(self,?me):????????if?self.state?<?0:????????????#?如果鎖被寫鎖占用????????????return?False????????if?not?self.write_waiter:????????????ok?=?True????????else:????????????ok?=?me?in?self.owners????????if?ok?or?not?self.write_first:????????????self.state?+=?1????????????self.owners.append(me)????????????return?True????????return?False????def?unlock(self):????????me?=?threading.get_ident()????????with?self.lock:????????????try:????????????????self.owners.remove(me)????????????except?ValueError:????????????????raise?RuntimeError("cannot?release?un-acquired?lock")????????????if?self.state?>?0:????????????????self.state?-=?1????????????else:????????????????self.state?+=?1????????????if?not?self.state:????????????????if?self.write_waiter?and?self.write_first:???#?如果有寫操作在等待（默認(rèn)寫優(yōu)先）????????????????????self.wcond.notify()????????????????elif?self.read_waiter:????????????????????self.rcond.notify_all()????????????????elif?self.write_waiter:????????????????????self.wcond.notify()????read_release?=?unlock????write_release?=?unlock

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的怎么样用 Python 实现读写锁的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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