add PIReadWriteLock, PIReadLocker and PIWriteLocker

This commit is contained in:
2024-11-13 13:56:16 +03:00
parent 4655d72554
commit 0840d807a0
5 changed files with 424 additions and 18 deletions

View File

@@ -0,0 +1,234 @@
/*
PIP - Platform Independent Primitives
PIReadWriteLock, PIReadLocker, PIWriteLocker
Ivan Pelipenko peri4ko@yandex.ru
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
(at your option) any later version.
This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
GNU Lesser General Public License for more details.
You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
*/
//! \addtogroup Thread
//! \{
//! \class PIReadWriteLock pireadwritelock.h
//!
//! \~\brief
//! \~english Read/Write lock
//! \~russian Блокировка чтения/записи
//!
//!
//! \~\details
//! \~english \section PIReadWriteLock_sec0 Synopsis
//! \~russian \section PIReadWriteLock_sec0 Краткий обзор
//!
//! \~english
//! %PIReadWriteLock provides more complex critical code section defence between several threads.
//! %PIReadWriteLock permit only one thread to modify data, besides multiple thread can read data
//! simultaneously. Conatains methods:
//! \a lockWrite(), \a tryLockWrite(), \a unlockWrite(), \a lockRead(), \a tryLockRead() and \a unlockRead().
//!
//! For automatic read and write locks use \a PIReadLocker and \a PIWriteLocker.
//!
//! \~russian
//! %PIReadWriteLock предоставляет более сложную межпотоковую защиту критических секций кода.
//! %PIReadWriteLock разрешает только одному потоку изменять данные, в то время как читать данные
//! могут одновременно несколько потоков.
//! Содержит методы:
//! \a lockWrite(), \a tryLockWrite(), \a unlockWrite(), \a lockRead(), \a tryLockRead() и \a unlockRead().
//!
//! Для автоматической блокировки на чтение и запись используйте \a PIReadLocker и \a PIWriteLocker.
//!
//! \~english \section PIReadWriteLock_sec1 Usage
//! \~russian \section PIReadWriteLock_sec1 Использование
//!
//! \~english
//! When one thread lock for write with \a lockWrite(), all other threads (read and write) can`t access data until this thread
//! call \a unlockWrite(). In this way, write lock works similar to mutex.
//!
//! On the other hand, several threads can simultaneously read data. In other words, \a lockRead() increase read threads counter
//! and \a unlockRead() decrease. But thread can`t read data while other thread locked for write.
//!
//! \~russian
//! Когда один поток блокирует запись с помощью функции \a lockWrite(), все остальные потоки (чтение и запись) не смогут получить
//! доступ к данным, пока этот поток не вызовет \a unlockWrite(). Таким образом, блокировка записи работает аналогично мьютексу.
//!
//! С другой стороны, несколько потоков могут одновременно считывать данные. Другими словами, функция \a lockRead() увеличивает счетчик
//! потоков чтения, а функция \a unlockRead() уменьшает. Но поток не может считывать данные, пока другой поток заблокирован для записи.
//!
//! \~\code
//! \endcode
//! \}
//! \addtogroup Thread
//! \{
//! \class PIReadLocker pireadwritelock.h
//!
//! \~\brief
//! \~english %PIReadWriteLock read autolocker
//! \~russian Автоблокировщик на чтение %PIReadWriteLock
//!
//!
//! \~\details
//!
//! \~english
//! When a %PIReadLocker object is created, it lock %PIReadWriteLock for read, if "condition" \c true.
//! When control leaves the scope in which the %PIReadLocker object was created,
//! the %PIReadLocker is destructed and unlock for read, if "condition" was \c true.
//!
//! If "condition" \c false this class do nothing.
//!
//! The %PIReadLocker class is non-copyable.
//!
//! \~russian
//! При создании экземпляра %PIReadLocker он блокирует %PIReadWriteLock на чтение, если "condition" \c true.
//! Когда выполнение покидает область жизни объекта, вызывается его деструктор и освобождается блокировка на чтение,
//! если "condition" был \c true.
//!
//! Если "condition" \c false, то этот объект ничего не делает.
//!
//! Класс %PIReadLocker некопируемый.
//!
//! \~\code
//! // critical section start
//! {
//! PIReadLocker locker(rw_lock);
//! // ... your read code here
//! }
//! // critical section end
//! \endcode
//! \}
//! \addtogroup Thread
//! \{
//! \class PIWriteLocker pireadwritelock.h
//!
//! \~\brief
//! \~english %PIReadWriteLock write autolocker
//! \~russian Автоблокировщик на запись %PIReadWriteLock
//!
//!
//! \~\details
//!
//! \~english
//! When a %PIWriteLocker object is created, it lock %PIReadWriteLock for write, if "condition" \c true.
//! When control leaves the scope in which the %PIWriteLocker object was created,
//! the %PIWriteLocker is destructed and unlock for write, if "condition" was \c true.
//!
//! If "condition" \c false this class do nothing.
//!
//! The %PIWriteLocker class is non-copyable.
//!
//! \~russian
//! При создании экземпляра %PIWriteLocker он блокирует %PIReadWriteLock на запись, если "condition" \c true.
//! Когда выполнение покидает область жизни объекта, вызывается его деструктор и освобождается блокировка на запись,
//! если "condition" был \c true.
//!
//! Если "condition" \c false, то этот объект ничего не делает.
//!
//! Класс %PIWriteLocker некопируемый.
//!
//! \~\code
//! // critical section start
//! {
//! PIWriteLocker locker(rw_lock);
//! // ... your write code here
//! }
//! // critical section end
//! \endcode
//! \}
#include "pireadwritelock.h"
PIReadWriteLock::PIReadWriteLock() {}
PIReadWriteLock::~PIReadWriteLock() {
var.notifyAll();
}
void PIReadWriteLock::lockWrite() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (reading > 0 || writing) {
var.wait(mutex);
}
writing = true;
}
bool PIReadWriteLock::tryLockWrite() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
if (reading > 0 || writing) return false;
writing = true;
return true;
}
bool PIReadWriteLock::tryLockWrite(PISystemTime timeout) {
PITimeMeasurer tm;
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (reading > 0 || writing) {
PISystemTime remain = timeout - tm.elapsed();
if (remain.isNegative()) return false;
var.waitFor(mutex, remain);
}
writing = true;
return true;
}
void PIReadWriteLock::unlockWrite() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
writing = false;
var.notifyAll();
}
void PIReadWriteLock::lockRead() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (writing) {
var.wait(mutex);
}
++reading;
}
bool PIReadWriteLock::tryLockRead() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
if (writing) return false;
++reading;
return true;
}
bool PIReadWriteLock::tryLockRead(PISystemTime timeout) {
PITimeMeasurer tm;
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (writing) {
PISystemTime remain = timeout - tm.elapsed();
if (remain.isNegative()) return false;
var.waitFor(mutex, remain);
}
++reading;
return true;
}
void PIReadWriteLock::unlockRead() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
--reading;
var.notifyAll();
}

View File

@@ -0,0 +1,130 @@
/*! \file pireadwritelock.h
* \ingroup Read/Write lock
* \~\brief
* \~english Read/Write lock
* \~russian Блокировка чтения/записи
*/
/*
PIP - Platform Independent Primitives
PIReadWriteLock, PIReadLocker, PIWriteLocker
Ivan Pelipenko peri4ko@yandex.ru
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
(at your option) any later version.
This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
GNU Lesser General Public License for more details.
You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
*/
#ifndef PIREADWRITELOCK_H
#define PIREADWRITELOCK_H
#include "piconditionvar.h"
class PIP_EXPORT PIReadWriteLock {
public:
NO_COPY_CLASS(PIReadWriteLock)
//! \~english Constructs %PIReadWriteLock.
//! \~russian Создает %PIReadWriteLock.
PIReadWriteLock();
//! \~english Destroy %PIReadWriteLock.
//! \~russian Деструктор %PIReadWriteLock.
~PIReadWriteLock();
//! \~english Lock for write. If already locked for write or read, than wait until all locks released.
//! \~russian Заблокировать на запись. Если уже заблокировано на запись или чтение, то ждёт освобождения блокировок.
void lockWrite();
//! \~english Try to lock for write. Returns if operation was successfull.
//! \~russian Пробует заблокировать на запись. Возвращает успех операции.
bool tryLockWrite();
//! \~english Try to lock for write for \"timeout\". Returns if operation was successfull (timeout has not expired).
//! \~russian Пробует заблокировать на запись в течении \"timeout\". Возвращает успех операции (не истек ли тайм-аут).
bool tryLockWrite(PISystemTime timeout);
//! \~english Release lock for write.
//! \~russian Освобождает блокировку на запись.
void unlockWrite();
//! \~english Lock for read. If already locked for write, than wait until write lock released.
//! \~russian Заблокировать на чтение. Если уже заблокировано на запись, то ждёт освобождения записывающей блокировки.
void lockRead();
//! \~english Try to lock for read. Returns if operation was successfull.
//! \~russian Пробует заблокировать на чтение. Возвращает успех операции.
bool tryLockRead();
//! \~english Try to lock for read for \"timeout\". Returns if operation was successfull (timeout has not expired).
//! \~russian Пробует заблокировать на чтение в течении \"timeout\". Возвращает успех операции (не истек ли тайм-аут).
bool tryLockRead(PISystemTime timeout);
//! \~english Release lock for read.
//! \~russian Освобождает блокировку на чтение.
void unlockRead();
private:
int reading = 0;
bool writing = false;
PIMutex mutex;
PIConditionVariable var;
};
class PIP_EXPORT PIReadLocker {
public:
NO_COPY_CLASS(PIReadLocker);
//! \~english Constructs and lock for read %PIReadWriteLock "l" if "condition" is \c true.
//! \~russian Создается и блокирует на чтение %PIReadWriteLock "l" если "condition" \c true.
PIReadLocker(PIReadWriteLock & l, bool condition = true): rwl(l), cond(condition) {
if (cond) rwl.lockRead();
}
//! \~english Release read lock on %PIReadWriteLock if "condition" was \c true.
//! \~russian Освобождает блокировку на чтение %PIReadWriteLock если "condition" был \c true.
~PIReadLocker() {
if (cond) rwl.unlockRead();
}
private:
PIReadWriteLock & rwl;
bool cond = true;
};
class PIP_EXPORT PIWriteLocker {
public:
NO_COPY_CLASS(PIWriteLocker);
//! \~english Constructs and lock for write %PIReadWriteLock "l" if "condition" is \c true.
//! \~russian Создается и блокирует на запись %PIReadWriteLock "l" если "condition" \c true.
PIWriteLocker(PIReadWriteLock & l, bool condition = true): rwl(l), cond(condition) {
if (cond) rwl.lockWrite();
}
//! \~english Release write lock on %PIReadWriteLock if "condition" was \c true.
//! \~russian Освобождает блокировку на запись %PIReadWriteLock если "condition" был \c true.
~PIWriteLocker() {
if (cond) rwl.unlockWrite();
}
private:
PIReadWriteLock & rwl;
bool cond = true;
};
#endif

View File

@@ -92,4 +92,4 @@ private:
};
#endif // PIMUTEX_H
#endif

View File

@@ -56,6 +56,7 @@
#include "pimutex.h"
#include "pipipelinethread.h"
#include "piprotectedvariable.h"
#include "pireadwritelock.h"
#include "pisemaphore.h"
#include "pispinlock.h"
#include "pithread.h"

View File

@@ -39,28 +39,66 @@ public:
class RWL {
public:
void lockWrite() { mutex.lock(); }
void unlockWrite() { mutex.unlock(); }
void lockRead() {}
void unlockRead() {}
void lockWrite() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (reading > 0 || writing) {
var.wait(mutex);
}
writing = true;
}
void unlockWrite() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
writing = false;
var.notifyAll();
}
void lockRead() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
while (writing) {
var.wait(mutex);
}
++reading;
}
void unlockRead() {
PIMutexLocker _ml(mutex);
--reading;
var.notifyAll();
}
private:
PIConditionVariable var;
int reading = 0;
bool writing = false;
PIMutex mutex;
};
PIMutex mutex;
PISemaphore sem(10);
PIReadWriteLock rwl;
int main(int argc, char * argv[]) {
/*sem.acquire(2);
piCout << sem.tryAcquire(2);
piCout << sem.available();
return 0;*/
PIThread t_w(
PIThread t_w0(
[] {
// PIMutexLocker _ml(mutex);
piCout << "write start ...";
PIWriteLocker rl(rwl);
piCout << "write0 start ...";
piMSleep(500);
sem.release(11);
piCout << "write end" << sem.available() << "\n";
piCout << "write0 end"
<< "\n";
},
true,
1_Hz);
PIThread t_w1(
[] {
// PIMutexLocker _ml(mutex);
PIWriteLocker rl(rwl);
piCout << "write1 start ...";
piMSleep(500);
piCout << "write1 end"
<< "\n";
},
true,
1_Hz);
@@ -69,33 +107,36 @@ int main(int argc, char * argv[]) {
PIThread t_r0(
[&cnt0] {
// PIMutexLocker _ml(mutex);
PIReadLocker rl(rwl);
piCout << "read0 start ...";
piMSleep(50);
sem.acquire(2);
bool ok = true; // sem.tryAcquire(2, 100_ms);
if (ok) ++cnt0;
piCout << "read0 end" << sem.available() << ok;
// bool ok = rwl.tryLockRead(100_ms);
// if (ok) ++cnt0;
piCout << "read0 end";
// if (ok) rwl.unlockRead();
},
true,
10_Hz);
PIThread t_r1(
[&cnt1] {
// PIMutexLocker _ml(mutex);
// PIReadLocker rl(rwl);
piCout << "read1 start ...";
piMSleep(50);
sem.acquire(2);
bool ok = true; // sem.tryAcquire(2, 100_ms);
bool ok = rwl.tryLockRead(100_ms);
if (ok) ++cnt1;
piCout << "read1 end" << sem.available() << ok;
piCout << "read1 end" << ok;
if (ok) rwl.unlockRead();
},
true,
11_Hz);
piSleep(5.);
piSleep(8.);
t_r0.stopAndWait();
t_r1.stopAndWait();
t_w.stopAndWait();
t_w0.stopAndWait();
t_w1.stopAndWait();
piCout << cnt0 << cnt1;