如果我们同时从向量中追加和读取数据，我们是不是需要锁定？（无修改）

Posted 2023-03-11

【中文标题】如果我们同时从向量中追加和读取数据，我们是不是需要锁定？（无修改）

【英文标题】：Do we need locking if we are appending and reading data from vector simultaneously?(no-modification)如果我们同时从向量中追加和读取数据，我们是否需要锁定？（无修改）

【发布时间】：2021-05-06 17:28:45

【问题描述】：

我们知道，如果多个线程对一个对象进行操作并且涉及到修改，我们需要某种锁定（原子/互斥锁）。就我而言，只有这些操作同时发生在 std::vector 上：

1. Read
2. Append/Push

在这种情况下，向量是否需要锁？如果是，为什么？我的程序是基于 CPP 的。

我是锁概念的新手。任何正确方向的提示都对我有用。

【问题讨论】：

追加时，可能需要重新分配。

追加 (push_back) 时，您需要完全锁定阻塞读取、写入和追加，因为向量的内部存储可能会被重新分配。如果您可以预先分配向量并且不在线程之间共享数组元素，则不需要锁定。

【参考方案1】：

是的，您通常需要锁定，因为push_back 会导致重新分配。

您可以查看参考：

https://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector/push_back 说

如果新的 size() 大于 capacity() 则所有迭代器和 引用（包括过去的迭代器）无效。 否则只有过去的迭代器无效。

https://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/push_back/ 提及：

容器已修改。如果发生重新分配，所有包含 元素被修改。否则，不会访问现有元素，并且 同时访问或修改它们是安全的。

所以，如果你想小心的话，你应该锁定。或者，如果您关心干净的可维护代码。

如果您需要额外的性能并且知道自己在做什么，那么只有当您知道没有push_back() 会使size() 高于capacity() 时，您才能摆脱锁定。这是非常棘手且容易出错的：一旦您允许一个线程开始读取，您必须确保在其他线程中不会发生重新分配，甚至更晚。

编辑：上面重新措辞。 tl-dr：使用同步 :-)

【讨论】：

只有在否时，你才能摆脱锁定，因为当写入线程锁定并重新分配时，一个（或多个）线程可能处于读取访问中间（即，读线程在写入器获取时已经超过锁）。你可以试着花点心思让作者等到没有活跃的读者，但即便如此，也有一些微妙的问题需要考虑。

@1201ProgramAlarm 在高性能系统上，可以使用信号量，允许多个并发读取器，并在 push_back 重新分配之前强制读取器退出。但是，是的，可能比 OP 需要的更先进。 （感谢您指出原始答案中的错误）

【参考方案2】：

您很可能需要资源锁定。举这个例子，如果你在向量中插入一个元素，它可能会调整大小。现在，当您调整向量的大小时，如果另一个线程尝试访问数组中的数据怎么办。看到冲突了吗？这就是为什么需要锁定资源。现在这是您插入或删除数据的情况（这意味着您更改了容器的实际分配）。如果大小是固定的（也就是说，如果您已经预先分配了它），那么就不会有问题。