Q42：互斥鎖與讀寫鎖

互斥鎖與讀寫鎖

互斥鎖： mutex，用于保證在任何時刻，都隻能有一個線程通路該對象。當擷取鎖操作失敗時，線程會進入睡眠，等待鎖釋放時被喚醒。

讀寫鎖： rwlock，分為讀鎖和寫鎖。

處于讀操作時，可以允許多個線程同時獲得讀操作。但是同一時刻隻能有一個線程可以獲得寫鎖。其它擷取寫鎖失敗的線程都會進入睡眠狀态，直到寫鎖釋放時被喚醒。

注意：寫鎖會阻塞其它讀寫鎖。當有一個線程獲得寫鎖在寫時，讀鎖也不能被其它線程擷取；寫者優先于讀者（一旦有寫者，則後續讀者必須等待，喚醒時優先考慮寫者）。适用于讀取資料的頻率遠遠大于寫資料的頻率的場合。

互斥鎖和讀寫鎖的差別：

（1）讀寫鎖區分讀者和寫者，而互斥鎖不區分。

（2）互斥鎖同一時間隻允許一個線程通路該對象，無論讀寫；讀寫鎖同一時間内隻允許一個寫者，但是允許多個讀者同時讀對象。

Linux的4種鎖機制：

• 互斥鎖：mutex，用于保證在任何時刻，都隻能有一個線程通路該對象。當擷取鎖操作失敗時，線程會進入睡眠，等待鎖釋放時被喚醒。
• 讀寫鎖：rwlock，分為讀鎖和寫鎖。處于讀操作時，可以允許多個線程同時獲得讀操作。但是同一時刻隻能有一個線程可以獲得寫鎖。其它擷取寫鎖失敗的線程都會進入睡眠狀态，直到寫鎖釋放時被喚醒。 注意：寫鎖會阻塞其它讀寫鎖。當有一個線程獲得寫鎖在寫時，讀鎖也不能被其它線程擷取；寫者優先于讀者（一旦有寫者，則後續讀者必須等待，喚醒時優先考慮寫者）。适用于讀取資料的頻率遠遠大于寫資料的頻率的場合。
• 自旋鎖：spinlock，在任何時刻同樣隻能有一個線程通路對象。但是當擷取鎖操作失敗時，不會進入睡眠，而是會在原地自旋，直到鎖被釋放。這樣節省了線程從睡眠狀态到被喚醒期間的消耗，在加鎖時間短暫的環境下會極大的提高效率。但如果加鎖時間過長，則會非常浪費CPU資源。
• RCU：即read-copy-update，在修改資料時，首先需要讀取資料，然後生成一個副本，對副本進行修改。修改完成後，再将老資料update成新的資料。使用RCU時，讀者幾乎不需要同步開銷，既不需要獲得鎖，也不使用原子指令，不會導緻鎖競争，是以就不用考慮死鎖問題了。而對于寫者的同步開銷較大，它需要複制被修改的資料，還必須使用鎖機制同步并行其它寫者的修改操作。在有大量讀操作，少量寫操作的情況下效率非常高。