优化读写锁的实现

Question

我目前正在使用boost库实现读/写锁，而不使用shared_lock和unique_lock。我已经阅读了一些相关的问题(例如，How would a readers/writer lock be implemented in C++11?)，但我仍然希望优化实现。

这是我的代码：

enum LockType { NO_LOCK, READ_LOCK, WRITE_LOCK, INC_LOCK };
boost::mutex mutex_;
boost::condition condition_;
LockType lock_;
size_t owner_count_;

void AcquireReadLock() {
    mutex_.lock();
    while (lock_ != NO_LOCK && lock_ != READ_LOCK){
        condition_.wait(mutex_);
    }
    // if there is no lock, then acquire read lock.
    if (lock_ == NO_LOCK) {
        lock_ = READ_LOCK;
        ++owner_count_;
        mutex_.unlock();
        return;
    }
    else {
        // if there is read lock, then still acquire read lock.
        assert(lock_ == READ_LOCK);
        ++owner_count_;
        mutex_.unlock();
        return;
    }
}

void AcquireWriteLock() {
    mutex_.lock();
    while (lock_ != NO_LOCK){
        condition_.wait(mutex_);
    }
    // if there is no lock, then acquire write lock.
    assert(lock_ == NO_LOCK);
    lock_ = WRITE_LOCK;
    mutex_.unlock();
    return;
}

void ReleaseReadLock() {
    mutex_.lock();
    --owner_count_;
    if (owner_count_ == 0) {
        lock_ = NO_LOCK;
    }
    mutex_.unlock();
    // is it correct to use notify_all?
    condition_.notify_all();
}

void ReleaseWriteLock() {
    mutex_.lock();
    lock_ = NO_LOCK;
    mutex_.unlock();
    // is it correct to use notify_all?
    condition_.notify_all();
}

问题是：

1. 在释放锁时是否应该使用notify_all？根据文档，一旦一个线程被通知，它将重新获取锁。如果使用notify_all，则多个线程可以重新获取相同的锁。然后会发生什么呢？在检查状态之前，线程是否会获得锁(即lock_!=NO_LOCK && lock_!=READ_LOCK)？
2. 如何优化程序？显然，在释放读锁时，我们只需要通知试图获取写锁的线程，因为read从不阻止读取。那么如何实现这一理念呢？

提前感谢您的友好帮助！

Answer 1

如果使用notify_all，则多个线程可以重新获取相同的锁。

不是的。每个通知的线程都将以与相同的方式与竞争锁获取。即使使用notify_all，最多只能有一个线程执行关键部分的代码。因此，使用notify_all是完全正确的。

1. 如何优化程序？显然，在释放读锁时，我们只需要通知试图获取写锁的线程，因为read从不阻止读取。那么如何实现这一理念呢？

由于读从不阻止读取，任何读取线程都不能wait()其他读取线程。因此，即使使用当前代码，ReleaseReadLock()也只能通知写线程。

因此，在ReleaseReadLock()中，您可以安全地使用notify()而不是notify_all：没有理由唤醒所有写线程，因为只有其中一个线程可以锁定r/w锁。

至于其他优化，您最好修复这个答案中列出的人工制品：https://stackoverflow.com/a/12657243/3440745