Python读写锁实现实现代码解析

作者:-零 时间:2023-06-16 23:27:12 

起步

Python 提供的多线程模型中并没有提供读写锁,读写锁相对于单纯的互斥锁,适用性更高,可以多个线程同时占用读模式的读写锁,但是只能一个线程占用写模式的读写锁。

通俗点说就是当没有写锁时,就可以加读锁且任意线程可以同时加;而写锁只能有一个线程,且必须在没有读锁时才能加上。

简单的实现


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()

这是读写锁的一个简单的实现,self.read_num 用来保存获得读锁的线程数,这个属性属于临界区,对其操作也要加锁,所以这里需要一个保护内部数据的额外的锁 self._extra 。

但是这个锁是不公平的。理想情况下,线程获得所的机会应该是一样的,不管线程是读操作还是写操作。而从上述代码可以看到,读请求都会立即设置 self.read_num += 1,不管有没有获得锁,而写请求想要获得锁还得等待 read_num 为 0 。

所以这个就造成了只有锁没有被占用或者没有读请求时,可以获得写权限。我们应该想办法避免读模式锁长期占用。

读写锁的优先级

读写锁也有分 读优先 和 写优先。上面的代码就属于读优先。

如果要改成写优先,那就换成去记录写线程的引用计数,读和写在同时竞争时,可以让写线程增加写的计数,这样可使读线程的读锁一直获取不到, 因为读线程要先判断写的引用计数,若不为0,则等待其为 0,然后进行读。这部分代码不罗列了。

但这样显然不够灵活。我们不需要两个相似的读写锁类。我们希望重构我们代码,使它更强大。

改进

为了能够满足自定义优先级的读写锁,要记录等待的读写线程数,并且需要两个条件 threading.Condition 用来处理哪方优先的通知。计数引用可以扩大语义:正数:表示正在读操作的线程数,负数:表示正在写操作的线程数(最多-1)

在获取读操作时,先然后判断时候有等待的写线程,没有,进行读操作,有,则等待读的计数加 1 后等待 Condition 通知;等待读的计数减 1,计数引用加 1,继续读操作,若条件不成立,循环等待;

在获取写操作时,若锁没有被占用,引用计数减 1,若被占用,等待写线程数加 1,等待写条件 Condition 的通知。

读模式和写模式的释放都是一样,需要根据判断去通知对应的 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  # 等待获取读锁的线程数
   self.write_waiter = 0  # 等待获取写锁的线程数
   self.state = 0     # 正数:表示正在读操作的线程数  负数:表示正在写操作的线程数(最多-1)
   self.owners = []    # 正在操作的线程id集合
   self.write_first = True # 默认写优先,False表示读优先

def write_acquire(self, blocking=True):
   # 获取写锁只有当
   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):
   # 获取写锁只有当锁没人占用,或者当前线程已经占用
   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:
     # 如果锁被写锁占用
     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:  # 如果有写操作在等待(默认写优先)
         self.wcond.notify()
       elif self.read_waiter:
         self.rcond.notify_all()
       elif self.write_waiter:
         self.wcond.notify()

read_release = unlock
 write_release = unlock

来源:https://www.cnblogs.com/-wenli/p/13618333.html

标签:Python,读写,锁
0
投稿

猜你喜欢

  • 将函数的实际参数转换成数组的方法

    2024-04-18 09:59:56
  • 解析:轻松了解 MySQL中损坏的MyISAM表

    2009-02-23 17:30:00
  • 详解Vue项目中出现Loading chunk {n} failed问题的解决方法

    2024-04-30 10:16:03
  • Go语言net包RPC远程调用三种方式http与json-rpc及tcp

    2024-05-29 22:06:14
  • python中创建一个包并引用使用的操作方法

    2023-05-19 03:06:09
  • 解决Python requests 报错方法集锦

    2023-05-05 20:21:27
  • 基于Python绘制520表白代码

    2021-06-10 08:14:44
  • python 读取.csv文件数据到数组(矩阵)的实例讲解

    2023-08-10 12:12:36
  • python同步windows和linux文件

    2023-12-11 11:44:35
  • Python解释执行原理分析

    2022-12-13 22:11:54
  • python爬虫之爬取百度翻译

    2022-04-03 19:30:45
  • python中xlrd模块的使用详解

    2021-02-13 12:05:27
  • python 3.0 模拟用户登录功能并实现三次错误锁定

    2022-06-12 14:11:05
  • Go语言参数传递是传值还是传引用

    2024-02-20 02:32:34
  • 远程连接mysql错误代码1130的解决方法

    2024-01-14 06:54:05
  • Python爬虫必备技巧详细总结

    2022-10-02 12:47:44
  • 儿童python练习实例

    2023-12-13 04:26:32
  • 解析Python中while true的使用

    2022-07-23 21:19:53
  • pycharm指定python路径过程详解

    2021-04-27 13:25:13
  • 在js(jquery)中获得文本框焦点和失去焦点的方法

    2024-04-26 17:14:20
  • asp之家 网络编程 m.aspxhome.com