[C++11 并发编程] 10 - 对极少修改的数据进行保护

假设有一个用于进行域名解析的DNS缓存数据，在大多数情况下，DNS数据很少会改变。当用户访问新的网站时，新的DNS信息才会被自动添加到这个转换表之中。虽然对这个数据的修改很少发生，但是在多个线程读取数据时，有线程要修改数据，仍然会导致读取线程读到错误的数据。我们需要使用某种方式来对读写操作进行保护。

使用前面几节用到的std::mutex可以达到保护数据完整性的效果，但是效率太低。因为大多数线程都是读取数据而不是修改数据，使用mutex，就会导致读取数据操作被认为的串行化，而降低多线程程序的执行效率。“读-写锁”则比较适合用在这里，读操作可以同时进行，而在进行写操作时，其它的读操作会被挂起。

C++标准库不支持这样的读写锁，这里用Boost库中的boost::shared_mutex来作为例子。与使用std::mutex的方法类似，我们可以使用std::lock_guard<boost::shared_mutex>和std::unique_lock<boost::shared_mutex>来进行枷锁操作，以保证操作时互斥的。对于只是读取而不修改数据的线程，则使用boost::shared_lock<boost::shared_mutex>来对数据进行共享访问。

#include <map>#include <string>#include <mutex>#include <boost/thread/shared_mutex.hpp>class dns_entry{};class dns_cache{    std::map<std::string,dns_entry> entries;    boost::shared_mutex entry_mutex;public:    dns_entry find_entry(std::string const& domain)    {// 只读操作，使用boost::shared_lock<>来保护数据// 多个线程可以同时调用find_entry()        boost::shared_lock<boost::shared_mutex> lk(entry_mutex);        std::map<std::string,dns_entry>::const_iterator const it=            entries.find(domain);        return (it==entries.end())?dns_entry():it->second;    }    void update_or_add_entry(std::string const& domain,                             dns_entry const& dns_details)    {// 更新操作，使用std::lock_guard<>来进行互斥保护// 只有一个线程可以进行更新操作，读取操作也会被block        std::lock_guard<boost::shared_mutex> lk(entry_mutex);        entries[domain]=dns_details;    }};int main(){}

关于递归的加锁问题，如果在同一个线程的上下文对std::mutex进行多次加锁操作，其结果是不确定的。如果真的需要对一个mutex进行多次加锁操作，可以使用C++标准库提供的std::recursive_mutex。在同一个线程上下文中，可以对这种mutex进行多次加锁操作，加锁操作执行了多少次，解锁操作就需要做多少次，否则其它线程无法获取这个锁。使用std::lock_guard<std::recursive_mutex>和std::unique_lock<std:;recursive_mutex>可以帮助你解决这个问题。

实际上，我们并不建议使用递归锁。如果你发现你的代码中需要这种锁，最好先看看这样设计是否正确。因为mutex使用来进行进程间互斥的，同一个线程不需要对已经获得的锁再次进行加锁操作。