从零开始学Qt（80）：基于QReadWriteLock的线程同步

互斥量同步的问题

使用互斥量时存在一个问题：每次只能有一个线程获得互斥量的权限。如果在一个程序中有 多个线程读取某个变量，使用互斥量时也必须排队。而实际上若只是读取一个变量，是可以让多个线程同时访问的，这样互斥量就会降低程序的性能。

例如，假设有一个数据采集程序，一个线程负责采集数据到缓冲区，一个线程负责读取缓冲 区的数据并显示，另一个线程负责读取缓冲区的数据并保存到文件，示意代码如下：

int buffer[100];
QMutex mutex;

void threadDAQ::run()
{ …
  mutex.lock();
  get_data_and_write_in_buffer(); //数据写入 buffer
  mutex.unlock();
  …
}

void threadShow::run()
{ …
  mutex.lock();
  show_buffer(); //读取buffer里的数据并显示
  mutex.unlock();
  …
}

void threadSaveFile::run()
{ …
  mutex.lock();
  save_buffer_toFile() ; //读取buffer里的数据并保存到文件
  mutex.unlock();
  …
}           

数据缓冲区buffer和互斥量mutex都是全局变量，线程threadDAQ将数据写到buffer，线程 threadShow和threadSaveFile只是读取buffer，但是因为使用互斥量，这3个线程任何时候都只能有一个线程可以访问buffer。而实际上，threadShow和threadSaveFile都只是读取buffer的数据， 它们同时访问buffer是不会发生冲突的。

QReadWriteLock类线程同步

Qt提供了QReadWriteLock类，它是基于读或写的模式进行代码段锁定的，在多个线程读写 一个共享数据时，可以解决上面所说的互斥量存在的问题。

QReadWriteLock以读或写锁定的同步方法允许以读或写的方式保护一段代码，它可以允许多个线程以只读方式同步访问资源，但是只要有一个线程在以写方式访问资源时，其他线程就必须等待直到写操作结束。

QReadWriteLock提供以下几个主要的函数：

• lockForRead()，以只读方式锁定资源，如果有其他线程以写入方式锁定，这个函数会阻塞；
• lockForWrite()，以写入方式锁定资源，如果本线程或其他线程以读或写模式锁定资源，这个函数就阻塞；
• unlock()，解锁；
• tryLockForRead()，是lockForRead()的非阻塞版本；
• tryLockForWrite()，是lockForWrite()的非阻塞版本。

使用QReadWriteLock，上面的三线程代码可以改写为如下的形式：

int buffer[100];
QReadWriteLock Lock;

void threadDAQ::run()
{ …
  Lock.lockForWrite();
  get_data_and_write_in_buffer();
  Lock.unlock();
  …
}

void threadShow::run()
{ …
  Lock.lockForRead();
  show_buffer(); //读取buffer里的数据并显示
  Lock.unlock();
  …
}

void threadSaveFile::run()
{ …
  Lock.lockForRead();
  save_buffer_toFile() ; //读取buffer里的数据并保存到文件
  Lock.unlock();
  …
}           

这样，如果threadDAQ没有以lockForWrite()锁定Lock，threadShow和threadSaveFile可以同时访问buffer，否则threadShow和threadSaveFile都被阻塞；如果threadShow和 threadSaveFile都没有锁定，那么threadDAQ能以写入方式锁定，否则threadDAQ就被阻塞。

QReadLocker和QWriteLocker类的使用

QReadLocker和QWriteLocker是QReadWriteLock 的简便形式，如同QMutexLocker是 QMutex的简便版本一样，无需与unlock()配对使用。

使用QReadLocker和QWriteLocker，则上面的代码改写为：

int buffer [100];
QReadWriteLock Lock;

void threadDAQ::run()
{ …
  QWriteLocker Locker(&Lock);
  get_data_and_write_in_buffer () ; //数据写入 buffer
  …
}

void threadShow::run()
{…
  QReadLocker Locker(&Lock);
  show_buffer() ; //读取buffer里的数据并显示
  …
}

void threadSaveFile::run()
{…
  QReadLocker Locker(&Lock);
  save_buffer_toFile () ; //读取buffer里的数据并保存到文件
  …
}