读写锁（reader-writer lock）与互斥量类似，不过读写锁允许更高的并行性。互斥量要么是锁住状态，要么就是不加锁状态，而且一次只有一个线程可以对其加锁。读写锁可以有3种状态：读模式下加锁状态，写模式下加锁状态，不加锁状态。一次只有一个线程可以占有写模式的读写锁，但是多个线程可以同时占有读模式的读写锁。

当读写锁是写加锁状态时，在这个锁被解锁之前，所有试图对这个锁加锁的线程都会被阻塞。当读写锁在读加锁状态时，所有试图以读模式对它进行加锁的线程都可以得到访问权，但是任何希望以写模式对此锁进行加锁的线程都会阻塞，直到所有的线程释放它们的读锁为止。虽然各操作系统对读写锁的实现各不相同，但当读写锁处于读模式锁住的状态，而这时有一个线程试图以写模式获取锁时，读写锁通常会阻塞随后的读模式锁请求。这样可以避免读模式锁长期占用，而等待的写模式锁请求一直得不到满足。

读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。当读写锁在写模式下时，它所保护的数据结构就可以被安全地修改，因为一次只有一个线程可以在写模式下拥有这个锁。

当读写锁在读模式下时，只要线程先获取了读模式下的读写锁，该锁所保护的数据结构就可以被多个获得读模式锁的线程读取。

读写锁也叫做共享互斥锁（shared-exclusive lock）。当读写锁是读模式锁住时，就可以说成是以共享模式锁住的。当它是写模式锁住的时候，就可以说成是以互斥模式锁住的。

与互斥量相比，读写锁在使用之前必须初始化，在释放它们底层的内存之前必须销毁。

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrictrwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
//两个函数的返回值：若成功，返回0；否则，返回错误编号

读写锁通过调用pthread_rwlock_init 进行初始化。如果希望读写锁有默认的属性，可以传一个null指针给attr，我们将在12.4.2节中讨论读写锁的属性。

Single UNIX Specification在XSI扩展中定义了PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER常量。如果默认属性就足够的话，可以用它对静态分配的读写锁进行初始化。

在释放读写锁占用的内存之前，需要调用pthread_rwlock_destroy 做清理工作。如果pthread_rwlock_init为读写锁分配了资源，pthread_rwlock_destroy将释放这些资源。如果在调用pthread_rwlock_destroy 之前就释放了读写锁占用的内存空间，那么分配给这个锁的资源就会丢失。

要在读模式下锁定读写锁，需要调用pthread_rwlock_rdlock。要在写模式下锁定读写锁，需要调用pthread_rwlock_wrlock。不管以何种方式锁住读写锁，都可以调用pthread_rwlock_unlock进行解锁。

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
//所有函数的返回值：若成功，返回0；否则，返回错误编号

各种实现可能会对共享模式下可获取的读写锁的次数进行限制，所以需要检查 pthread_rwlock_rdlock的返回值。即使pthread_rwlock_wrlock和pthread_rwlock_unlock有错误返回，而且从技术上来讲，在调用函数时应该总是检查错误返回，但是如果锁设计合理的话，就不需要检查它们。错误返回值的定义只是针对不正确使用读写锁的情况（如未经初始化的锁），或者试图获取已拥有的锁从而可能产生死锁的情况。但是需要注意，有些特定的实现可能会定义另外的错误返回。

Single UNIX Specification还定义了读写锁原语的条件版本。

#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t*rwlock);
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t*rwlock);
//两个函数的返回值：若成功，返回0；否则，返回错误编号

可以获取锁时，这两个函数返回0。否则，它们返回错误EBUSY。这两个函数可以用于我们前面讨论的遵守某种锁层次但还不能完全避免死锁的情况。

实例

图11-14中的程序解释了读写锁的使用。作业请求队列由单个读写锁保护。这个例子给出了图11-1所示的一种可能的实现，多个工作线程获取单个主线程分配给它们的作业。

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

struct job {
    struct job *j_next;
    struct job *j_prev;
    pthread_t   j_id;   /* tells which thread handles this job */
    /* ... more stuff here ... */
};

struct queue {
    struct job      *q_head;
    struct job      *q_tail;
    pthread_rwlock_t q_lock;
};

/*
 * Initialize a queue.
 */
int
queue_init(struct queue *qp)
{
    int err;

    qp->q_head = NULL;
    qp->q_tail = NULL;
    err = pthread_rwlock_init(&qp->q_lock, NULL);
    if (err != 0)
        return(err);
    /* ... continue initialization ... */
    return(0);
}

/*
 * Insert a job at the head of the queue.
 */
void
job_insert(struct queue *qp, struct job *jp)
{
    pthread_rwlock_wrlock(&qp->q_lock);
    jp->j_next = qp->q_head;
    jp->j_prev = NULL;
    if (qp->q_head != NULL)
        qp->q_head->j_prev = jp;
    else
        qp->q_tail = jp;    /* list was empty */
    qp->q_head = jp;
    pthread_rwlock_unlock(&qp->q_lock);
}

/*
 * Append a job on the tail of the queue.
 */
void
job_append(struct queue *qp, struct job *jp)
{
    pthread_rwlock_wrlock(&qp->q_lock);
    jp->j_next = NULL;
    jp->j_prev = qp->q_tail;
    if (qp->q_tail != NULL)
        qp->q_tail->j_next = jp;
    else
        qp->q_head = jp;    /* list was empty */
    qp->q_tail = jp;
    pthread_rwlock_unlock(&qp->q_lock);
}

/*
 * Remove the given job from a queue.
 */
void
job_remove(struct queue *qp, struct job *jp)
{
    pthread_rwlock_wrlock(&qp->q_lock);
    if (jp == qp->q_head) {
        qp->q_head = jp->j_next;
        if (qp->q_tail == jp)
            qp->q_tail = NULL;
        else
            jp->j_next->j_prev = jp->j_prev;
    } else if (jp == qp->q_tail) {
        qp->q_tail = jp->j_prev;
        jp->j_prev->j_next = jp->j_next;
    } else {
        jp->j_prev->j_next = jp->j_next;
        jp->j_next->j_prev = jp->j_prev;
    }
    pthread_rwlock_unlock(&qp->q_lock);
}

/*
 * Find a job for the given thread ID.
 */
struct job *
job_find(struct queue *qp, pthread_t id)
{
    struct job *jp;

    if (pthread_rwlock_rdlock(&qp->q_lock) != 0)
        return(NULL);

    for (jp = qp->q_head; jp != NULL; jp = jp->j_next)
        if (pthread_equal(jp->j_id, id))
            break;

    pthread_rwlock_unlock(&qp->q_lock);
    return(jp);
}

图11-14 使用读写锁

在这个例子中，凡是需要向队列中增加作业或者从队列中删除作业的时候，都采用了写模式来锁住队列的读写锁。不管何时搜索队列，都需要获取读模式下的锁，允许所有的工作线程并发地搜索队列。在这种情况下，只有在线程搜索作业的频率远远高于增加或删除作业时，使用读写锁才可能改善性能。

工作线程只能从队列中读取与它们的线程 ID 匹配的作业。由于作业结构同一时间只能由一个线程使用，所以不需要额外的加锁。