在多线程环境中从STL Map读取/写入

Question

问题：我需要编写一个函数，该函数从映射返回输入键的值。 如果函数在map中找不到值，它将从数据库中获取该值，写入map以供将来使用并返回相同值。 可以有多个线程调用此函数。

我在想这条线：

string GetData (const int key)
{

    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); //read lock
    string result = "not found";
    my_map::const_iterator iter = m.find(key);
    if ( iter != m.end() )//found
    {
       result = iter->second;
    }
    else //missing
    {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); // write lock
        //fetch value from data base


        //if successful, add to the map
          m[key] = "missing data";
          result = "missing data";
     pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // unlock write lock
    }
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // unlock read lock
    return result;
}

这个函数线程安全吗？ 两个或更多线程是否有可能在写锁上排队并从数据库查询同一密钥？ 如果是，如何避免这种情况？

Answer 1

此函数不是线程安全的，因为它会导致未定义的行为。 当您尝试获取写锁时，您已经持有一个读锁。 从pthread_rwlock_wrlock的文档中：

如果在调用[ pthread_rwlock_wrlock ]时调用线程持有读写锁（无论是读锁还是写锁），则结果不确定。

此解决方案也不是异常安全的。 如果在持有该锁的同时抛出异常，则该锁将不会被释放，并且您的应用程序无疑会死锁。 您应该使用C ++线程库（Boost.Thread，OpenThreads，just :: thread或类似的东西），该库提供面向C ++的设计，支持诸如scoped_lock （或lock_guard ）之类的东西。

为了使算法正确，您需要遵循以下原则：

obtain read lock
attempt to find object
if object exists
    return object
else
    release read lock
    obtain write lock
    if object exists
        return object
    else
        insert object
        return object

[如果使用某种lock_guard ，则不必担心在返回时释放持有的锁]

Answer 2

实施不正确。 担心保持死锁状态，您在持有读锁的同时不能使用写锁。 在我的Linux机器上的pthread_rwlock_wrlock手册页中：

pthread_rwlock_wrlock（）函数应将写锁应用于rwlock引用的读写锁。 如果没有其他线程（读取器或写入器）持有读写锁rwlock，则调用线程将获得写入锁。 否则，线程将阻塞直到可以获取锁为止。 如果在调用时它拥有读写锁（无论是读锁还是写锁），则调用线程可能会死锁。

此外，您应该检查调用的返回值...例如，同时读取器的数量有一个实现定义的限制。

还有一些异常安全性的常见问题...考虑一下示波器保护或try / catch块。

Answer 3

获得写锁定后，您可以修复它以再次寻找该值。 这应该足以解决您正在描述的问题。 就像是：

string GetData (const int key)
{

    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); //read lock
    string result = "not found";
    my_map::const_iterator iter = m.find(key);
    if ( iter != m.end() )//found
    {
        result = iter->second;
    }
    else //missing
    {
        // change from read mode to write mode
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // unlock read lock
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); // write lock

        // Try again
        iter = m.find(key);
        if (iter != m.end()) {
            result = iter->second;
        } else {
            //if successful, add to the map
            m[key] = "missing data";
            result = "missing data";
        }
    }
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // unlock read/write lock
    return result;
}