Boost 的「shared_mutex」如何提升讀密集場景下的多執行緒效能？

多個讀取器，一個寫入器：增強共享互斥量

多執行緒應用程式經常遇到頻繁資料讀取取與偶爾更新並存的場景。為了保持資料完整性，可以採用傳統的互斥體來調節存取。然而，當多個讀取同時發生時，它們的獨佔鎖定機制會造成效能瓶頸。

Boost Shared Mutex 來救援

Boost 的shared_mutex 透過引入解決了這個困境。同時支援共享（讀取）與獨佔（寫入）的鎖定管理機制

實作範例

為了說明其用法，請考慮以下程式碼片段：

boost::shared_mutex _access;

// Read Thread
void reader()
{
    // Acquire a shared lock
    boost::shared_lock<boost::shared_mutex> lock(_access);

    // Perform read operations
}

// Conditional Write Thread
void conditional_writer()
{
    // Acquire an upgrade lock
    boost::upgrade_lock<boost::shared_mutex> lock(_access);

    // Check if exclusive access is required
    if (something)
    {
        // Upgrade to an exclusive lock
        boost::upgrade_to_unique_lock<boost::shared_mutex> uniqueLock(lock);

        // Perform write operations
    }

    // Continue with shared lock
}

// Unconditional Write Thread
void unconditional_writer()
{
    // Acquire an exclusive lock
    boost::unique_lock<boost::shared_mutex> lock(_access);

    // Perform write operations
}

主要功能

• 已分享鎖定：多個讀取者可以同時取得共享鎖，從而允許同時進行資料存取。
• 升級鎖定：條件寫入者可以在必要時將其共享鎖定升級為獨佔寫入存取。
• 排它鎖：單一執行緒可以獲得排它鎖，防止任何其他執行緒存取資料。
• 升級到獨佔保證：升級後的鎖定保證獨佔訪問，無論它最初是否是共享鎖。

限制

• 升級鎖定會阻止其他執行緒升級，即使不是獨佔的
• 無條件寫入作業需要明確升級取得排他鎖。

透過利用 Boost 的shared_mutex，多執行緒應用程式可以實現並發資料訪問，同時保證資料完整性並減少鎖定爭用開銷。

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