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(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)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，F(xiàn)alse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 Falseself.write_waiter += 1self.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 Falseself.read_waiter += 1self.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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