Python 中怎么實(shí)現(xiàn)一個(gè)讀寫鎖

本篇文章給大家分享的是有關(guān)Python 中怎么實(shí)現(xiàn)一個(gè)讀寫鎖，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)

import threading
class 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 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

以上就是Python 中怎么實(shí)現(xiàn)一個(gè)讀寫鎖，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。