[發(fā)明專利]一種高效讀寫鎖的實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611095878.3
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106776051A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永峰;堯津來
• 申請（專利權(quán)）人: 北京銳安科技有限公司
• 主分類號: G06F9/52
• 分類號: G06F9/52;G06F9/54
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11200
• 代理人: 司立彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機多線程，原子操作，讀寫鎖。具體來說，在多線程環(huán)境下，利用原子操作，實現(xiàn)高效的讀寫鎖方法。

背景技術(shù)

在多線程環(huán)境下，有這樣一種場景(即一種單讀、單寫的場景)，對于一段共享數(shù)據(jù)隊列，只有一個用戶做寫操作，同時也只有一個用戶做讀操作的情況下，如何提高線程讀寫鎖效率；常用的方法是利用操作系統(tǒng)提供的線程鎖，如圖1所示，這種方式功能強大，適應(yīng)性高，但在此場景效率低，因為線程鎖采用的是阻塞的方式，另外，線程鎖調(diào)用本身也有開銷，如果大量的調(diào)用加鎖/解鎖的話，開銷也比較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種高效讀寫鎖的實現(xiàn)方法，本發(fā)明通過一種無需加鎖的方法，來實現(xiàn)2個線程(一個讀線程和一個寫線程)對一個共享數(shù)據(jù)隊列的訪問。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種高效讀寫鎖的實現(xiàn)方法，其步驟為：

1)程序的主線程初始化共享數(shù)據(jù)隊列，為該共享數(shù)據(jù)隊列設(shè)置一寫線程和一讀線程，以及設(shè)置一整數(shù)變量M來保存該共享數(shù)據(jù)隊列最大長度，設(shè)置一變量K保存當(dāng)前該共享數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)個數(shù)；

2)當(dāng)該程序需要對該共享數(shù)據(jù)隊列進行寫操作時，該主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊列的寫線程，該寫線程做寫操作前，先檢查K，如果K<M，則把要寫的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊列的寫端，并且增加K的計數(shù)值；

3)當(dāng)該程序需要對該共享數(shù)據(jù)隊列進行讀操作時，該主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊列的讀線程，該讀線程做讀操作前，檢查K，如果K>0，則從該共享數(shù)據(jù)隊列的讀端讀取一個元素，并且減少K的計數(shù)值。

進一步的，所述步驟2)中，如果K大于或等于M，即該共享數(shù)據(jù)隊列已滿，則丟棄當(dāng)前要寫的數(shù)據(jù)。

進一步的，所述步驟2)中，如果K大于或等于M，即該共享數(shù)據(jù)隊列已滿，則等待該共享數(shù)據(jù)隊列未滿時，將當(dāng)前要寫的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊列的寫端，并且增加K的計數(shù)值。

進一步的，所述步驟3)中，如果K＝0，即該共享數(shù)據(jù)隊列為空，則采取等待或者輪詢的方式檢測該共享數(shù)據(jù)隊列中是否存在數(shù)據(jù)，如果存在，則從該共享數(shù)據(jù)隊列的讀端讀取一個元素，并且減少K的計數(shù)值。

進一步的，該共享數(shù)據(jù)隊列中的元素為寫入數(shù)據(jù)的指針。

本發(fā)明的主要內(nèi)容包括：

a.程序的主線程初始化共享數(shù)據(jù)隊列，用一個整數(shù)變量M來保存該共享數(shù)據(jù)隊列最大長度，K保存當(dāng)前該共享數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)個數(shù)。

b.當(dāng)程序需要對該共享數(shù)據(jù)隊列進行寫操作時，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊列的寫線程，該寫線程做寫操作前，先檢查K，如果K<M，運行push操作，即把要寫的數(shù)據(jù)插入到該共享數(shù)據(jù)隊列的寫端，并且K++，如果K>＝M，說明該共享數(shù)據(jù)隊列已滿，那么可以采取丟棄或者等待的方式。

c.當(dāng)程序需要對該共享數(shù)據(jù)隊列進行讀操作時，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊列的讀線程，該讀線程做讀操作前，檢查K，如果K>0，執(zhí)行pop操作，即從該共享數(shù)據(jù)隊列的讀端讀取一個元素，K--，如果K＝0，說明該共享數(shù)據(jù)隊列為空，那么可以采取等待或者輪詢的方式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果為：

在本發(fā)明中，在單讀單寫的情況下，通過整數(shù)加減操作，對共享數(shù)據(jù)隊列中的元素進行訪問。相對于采用線程鎖，本發(fā)明大大提高了讀寫效率，消除了由于頻繁的調(diào)用線程鎖而產(chǎn)生的開銷。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)讀寫鎖的流程圖；

圖2為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實現(xiàn)方式

本發(fā)明流程如圖2所示，具體如下：

(1)程序啟動后，由該程序的主線程來初始化共享數(shù)據(jù)隊列并創(chuàng)建讀線程和寫線程，該共享數(shù)據(jù)隊列中的元素為寫入數(shù)據(jù)的指針，共享數(shù)據(jù)隊列最大長度為M，共享數(shù)據(jù)隊列當(dāng)前元素個數(shù)為K，K＝0。

(2)當(dāng)程序需要對該共享數(shù)據(jù)隊列進行寫操作時，主線程調(diào)用該共享數(shù)據(jù)隊列的寫線程，該寫線程操作的時候，檢查K，如果K<M，寫線程執(zhí)行隊列的push操作，即把要寫的數(shù)據(jù)插入到共享數(shù)據(jù)隊列的寫端，并執(zhí)行K++；如果K>＝M，返回NULL，表示共享數(shù)據(jù)隊列已經(jīng)滿了，本次寫入失敗，可以根據(jù)自身需要進行等待或者輪詢。