线程安全std :: map：锁定整个地图和各个值[重复]

Posted 2021-05-06

这个问题在这里已有答案：

• Thread safety of C++ std Containers 4个答案

struct Data
{
 ...
 CRITICAL_SECTION valLock;
}    
std::map<int, Data> mp;
CRITICAL_SECTION mpLock;

我目前正在使用两个关键部分来使这个线程安全。

我必须锁定map和Data更新Data

//Lock mpLock
//Lock mp[key1].valLock
mp[key1].something = something_new;
//unlock mp[key1].valLock
//unlock mpLock

我查看了intel的并发hashmap，它不需要两个锁并在内部处理它。如果我不想使用intel的tbb，还有其他方法。我只有c++ 98支持。虽然可以使用boost。看看boost::shared_mutex，但无法解释我如何在当前场景中使用它。

编辑：真的需要锁定容器吗？我不能使用Data::valLock来读/写Data。在mp中的任何插入都不会影响现有的迭代器，因此不需要锁定。任何从mp删除都将在Data::valLock之前。这里可能会错过哪些案例？

编辑2：

UpdateThread()
{
   //Lock mp[key].valLock
   mp[key].a = b;         //Line 1
   //unlock mp[key].valLock
}

ReadThread()
{
    //Lock mp[key].valLock
   something = mp[key].a;   //Line 2
   //unlock mp[key].valLock
}

所以我认为第2行只能在第1行完成时执行（反之亦然），即mp已经更新（以及地图内部）。那么它不安全吗？如果不是那么这意味着如果一个线程修改了mp [key1]，而另一个线程读取了mp [key2]，这是数据竞争？

答案

需要一个互斥锁才能使容器具有线程安全性。并且每个对象的互斥锁使这些对象中的每一个都是线程安全的。

每个对象的互斥体是次优设计。另一种设计是使用可复制但不可变的对象或在容器中存储共享/侵入指针。

使用不可变对象，读取器锁定容器（用于读取），制作元素的副本并解锁容器。作家锁定容器（用于写入）添加/删除/修改元素并解锁。因为读者总是复制元素，所以元素上的线程之间永远不会发生争用。

使用共享指针，读者可以执行上述操作。作者也如上所述，而不是修改现有元素，作家总是创建一个新元素并替换现有元素。

不可变对象的示例：

template<class Key, class Value>
class ThreadSafeMap
{
    std::mutex m_;
    std::map<Key, Value> c_;

public:
    Value get(Key const& k) {
        std::unique_lock<decltype(m_)> lock(m_);
        return c_[k]; // Return a copy.
    }

    template<class Value2>
    void set(Key const& k, Value2&& v) {
        std::unique_lock<decltype(m_)> lock(m_);
        c_[k] = std::forward<Value2>(v);
    }
};

您可能还想使用std::unordered_map（或开源代码）代替std::map来获得更好的性能。 std::map相当缓存不友好。

另一答案

真的需要锁定容器吗？

是

我不能使用Data :: valLock来读/写数据。

当然你可以，这已经是你正在使用它。

mp中的任何插入都不会影响现有的迭代器，因此不需要锁定

错误。

插入映射不会使现有迭代器无效，但如果您同时插入或删除两个线程（或者一个线程插入/删除和另一个线程查找），则不安全。这不是因为迭代器失效，而是因为更新和遍历内部节点指针图不能同时安全地完成。

任何其他基于节点的容器都可能是这样。

现在，如果在保持容器锁的同时获得（并保留）映射到地图的迭代器，只要迭代器没有失效，您就可以通过该迭代器继续引用该单个节点而不保持容器锁。这可以。

如果你想对除迭代之外的迭代器做任何事情，那么你需要再次使用容器锁。推进迭代器或找到另一个迭代器，两者都必须遍历节点图（如果你没有持有锁），可能会由另一个执行插入或删除的线程在你的下面进行变异。