所谓单个写入程序/多个阅读程序的线程同步问题，是指任意数量的线程访问共享资源时，写入程序（线程）需要修改共享资源，而阅读程序（线程）需要读取数据。在这个同步问题中，很容易得到下面二个要求： 1） 当一个线程正在写入数据时，其他线程不能写，也不能读。 2） 当一个线程正在读入数据时，其他线程不能写，但能够读。 在数据库应用程序环境中经常遇到这样的问题。比如说，有n个最终用户，他们都要同时访问同一个数据库。其中有m个用户要将数据存入数据库，n-m个用户要读取数据库中的记录。
很显然，在这个环境中，我们不能让两个或两个以上的用户同时更新同一条记录，如果两个或两个以上的用户都试图同时修改同一记录，那么该记录中的信息就会被破坏。
我们也不让一个用户更新数据库记录的同时，让另一用户读取记录的内容。因为读取的记录很有可能同时包含了更新和没有更新的信息，也就是说这条记录是无效的记录。 实现分析
规定任一线程要对资源进行写或读操作前必须申请锁。根据操作的不同，分为阅读锁和写入锁，操作完成之后应释放相应的锁。将单个写入程序/多个阅读程序的要求改变一下，可以得到如下的形式：
一个线程申请阅读锁的成功条件是：当前没有活动的写入线程。 一个线程申请写入锁的成功条件是：当前没有任何活动（对锁而言）
的线程。
因此，为了标志是否有活动的线程，以及是写入还是阅读线程，引入一个变量m_nActive，如果m_nActive > 0，则表示当前活动阅读线程的数目，如果m_nActive=0，则表示没有任何活动线程，m_nActive <0，表示当前有写入线程在活动，注意m_nActive<0，时只能取-1的值，因为只允许有一个写入线程活动。
为了判断当前活动线程拥有的锁的类型，我们采用了线程局部存储技术（请参阅其它参考书籍），将线程与特殊标志位关联起来。
申请阅读锁的函数原型为：public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )，其中的参数为线程等待调度的时间。函数定义如下：
public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ) {
// m_mutext很快可以得到，以便进入临界区 m_mutex.WaitOne( ); // 是否有写入线程存在
bool bExistingWriter = ( m_nActive < 0 ); if( bExistingWriter )
{ //等待阅读线程数目加1,当有锁释放时，根据此数目来调度线程 m_nWaitingReaders++; } else
{ //当前活动线程加1 m_nActive++; }
m_mutex.ReleaseMutex(); //存储锁标志为Reader System.LocalDataStoreSlot
slot
Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null ) flag = (LockFlags)obj ; if( flag == LockFlags.None ) {
Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader ); } else {
Thread.SetData(
slot,
(LockFlags)((int)flag
(int)LockFlags.Reader ) ); }
if( bExistingWriter ) { //等待指定的时间
=
|
this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); } }
它首先进入临界区（用以在多线程环境下保证活动线程数目的操作的正确性）判断当前活动线程的数目，如果有写线程(m_nActive<0)存在，则等待指定的时间并且等待的阅读线程数目加1。如果当前活动线程是读线程(m_nActive>=0)，则可以让读线程继续运行。
申请写入锁的函数原型为：public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )，其中的参数为等待调度的时间。函数定义如下： public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) {
// m_mutext很快可以得到，以便进入临界区 m_mutex.WaitOne( ); // 是否有活动线程存在
bool bNoActive = m_nActive == 0; if( !bNoActive ) {
m_nWaitingWriters++; } else {
m_nActive--;
}
m_mutex.ReleaseMutex(); //存储线程锁标志 System.LocalDataStoreSlot
slot
Thread.GetNamedDataSlot( \"myReaderWriterLockDataSlot\" ); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null )
flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag == LockFlags.None ) {
Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer ); } else {
Thread.SetData(
slot,
(LockFlags)((int)flag
(int)LockFlags.Writer ) ); }
//如果有活动线程，等待指定的时间 if( !bNoActive )
this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); }
=
|
它首先进入临界区判断当前活动线程的数目，如果当前有活动线程存在，不管是写线程还是读线程（m_nActive），线程将等待指定的时间并且等待的写入线程数目加1，否则线程拥有写的权限。
释放阅读锁的函数原型为：public void ReleaseReaderLock()。函数定义如下：
public void ReleaseReaderLock() {
System.LocalDataStoreSlot
slot
Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName ); LockFlags flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag == LockFlags.None ) { return; }
bool bReader = true; switch( flag ) {
case LockFlags.None: break;
case LockFlags.Writer: bReader = false; break;
=
}
if( !bReader ) return;
Thread.SetData( slot, LockFlags.None ); m_mutex.WaitOne();
AutoResetEvent autoresetevent = null; this.m_nActive --; if( this.m_nActive == 0 ) {
if( this.m_nWaitingReaders > 0 ) {
m_nActive ++ ; m_nWaitingReaders --;
autoresetevent = this.m_aeReaders; }
else if( this.m_nWaitingWriters > 0) {
m_nWaitingWriters--; m_nActive --;
autoresetevent = this.m_aeWriters ; } }
m_mutex.ReleaseMutex(); if( autoresetevent != null ) autoresetevent.Set(); }
释放阅读锁时，首先判断当前线程是否拥有阅读锁（通过线程局部存储的标志），然后判断是否有等待的阅读线程，如果有，先将当前活动线程加1，等待阅读线程数目减1，然后置事件为有信号。如果没有等待的阅读线程，判断是否有等待的写入线程，如果有则活动线程数目减1，等待的写入线程数目减1。释放写入锁与释放阅读锁的过程基本一致，可以参看源代码。
注意在程序中，释放锁时，只会唤醒一个阅读程序，这是因为使用AutoResetEvent的原历，读者可自行将其改成ManualResetEvent，同时唤醒多个阅读程序，此时应令m_nActive等于整个等待的阅读线程数目。 测试
测试程序取自.Net FrameSDK中的一个例子，只是稍做修改。测试程序如下， using System;
using System.Threading; using MyThreading; class Resource {
myReaderWriterLock rwl = new myReaderWriterLock(); public void Read(Int32 threadNum) {
rwl.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite); try {
Console.WriteLine(\"Start threadNum); Thread.Sleep(250);
Console.WriteLine(\"Stop Resource reading (Thread={0})hreadNum); } finally {
rwl.ReleaseReaderLock(); } }
public void Write(Int32 threadNum) { rwl.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite); try {
Console.WriteLine(\"Start threadNum); Thread.Sleep(750);
Console.WriteLine(\"Stop Resource writing (Thread={0})hreadNum); } finally {
rwl.ReleaseWriterLock(); }
Resource
writing
(Thread={0})\
Resource
reading
(Thread={0})\
} }
class App {
static Int32 numAsyncOps = 20;
static AutoResetEvent asyncOpsAreDone = new AutoResetEvent(false); static Resource res = new Resource(); public static void Main() {
for (Int32 threadNum = 0; threadNum < 20; threadNum++) { ThreadPool.QueueUserWorkItem(new threadNum); }
asyncOpsAreDone.WaitOne();
Console.WriteLine(\"All operations have completed.\"); Console.ReadLine(); }
// delegate (it takes an Object parameter and returns void) static void UpdateResource(Object state) { Int32 threadNum = (Int32) state;
if ((threadNum % 2) != 0) res.Read(threadNum); else res.Write(threadNum);
if (Interlocked.Decrement(ref numAsyncOps) == 0) asyncOpsAreDone.Set();
WaitCallback(UpdateResource),
} }
从测试结果中可以看出，可以满足单个写入程序\\多个阅读程序的实现要求。
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