探究Linux读写锁的递归特性 (linux 读写锁递归)
1. 前言
读写锁是Linux内核中一个非常重要的同步机制。在多线程编程中，通过加锁保证共享资源的同步访问能够满足线程之间的并发需求。读写锁作为一种特殊的锁机制，既能满足读多写少的场景，也能保证读锁与写锁之间的互斥，从而防止数据的竞争和错误。
本文旨在探讨Linux读写锁的递归特性，深入分析在同一线程内部对于读写锁的多次加锁和解锁操作，探讨它们之间的关联性，为读写锁的更深入理解提供帮助。
2. 读写锁的简介
在深入讨论读写锁的递归特性之前，我们有必要先简要了解读写锁的基本概念。
读写锁是一种特殊的线程同步机制，可以分为读锁和写锁两个状态。当一个线程拥有了读锁，其他线程可以继续获取读锁，但是不能获取写锁。而当一个线程拥有了写锁，其他线程则不能获取读锁或写锁。
在读写锁之下，读操作和写操作之间并不冲突，因此多个线程可以同时获取读锁，但只有一个线程可以获取写锁。多个线程之间用读锁读取共享数据，并没有互相之间的干扰，只有当出现写操作时，多个线程之间才需要排他性地互斥访问共享数据。
同时，读写锁相对于普通的互斥锁，具有一个非常重要的优势：读写锁支持并发读取，而互斥锁则需要线程依次排队，效率会受到严重影响。
3. 递归的概念
递归是指在一个函数内部调用自身的一种技术。也就是说，在程序代码中反复地调用自己的过程，直到处理完特定的任务。递归调用是一种重要的算法设计技术，在许多算法和数据结构中都有应用。
在递归调用过程中，每次调用会产生一个新的函数局部变量和一个新的函数执行环境。这个新的变量和环境必须要保证独立于调用该函数的其他环境。递归函数必须有合理的条件来终止递归的过程，否则程序会死循环。
诸如“stack overflow”的错误提示，就是因为递归的调用链太长，导致栈空间耗尽，程序在终止整个递归过程之前先抛出异常。
4. 读写锁的递归特性
Linux内核提供的读写锁，不仅支持普通的读锁和写锁之间的互斥操作，同时还支持锁的递归。也就是说，在同一线程中，可以重复地获取读锁或写锁，而不会造成死锁或其他不可预期的错误。当然，这种递归特性是有条件的，需要满足以下两个条件：
– 重复获取读锁或写锁的次数不能超过内核设置的极限值（通常为8次）。
– 内部加锁和解锁操作必须是完全匹配的，即获取锁的次数等于释放锁的次数。
在实际编写程序代码时，使用读写锁的递归特性需要非常小心，因为不正确的使用会导致死锁或其他难以排查的错误。在同一线程内重复加锁或解锁操作时，必须要非常仔细地考虑每一次操作所产生的副作用，确保每次操作都是符合逻辑的。
5. 递归特性的实现
在Linux内核中，读写锁的递归特性主要是通过一系列的内部状态和机制来实现的。具体来说，内核必须要记录下每个读写锁被哪些线程所持有，并实现不同线程之间锁的互斥操作。
为此，Linux内核使用了如下的实现机制：
– 通过spinlock_t类型的lock变量来实现锁的互斥保护。
– 通过读写锁的状态来区分读锁和写锁，同时记录当前锁被持有的次数。
– 通过wt_queue_head_t类型的队列来管理等待锁的线程，确保锁的有序释放和唤醒过程。
– 通过rcu_read_lock和rcu_read_unlock来实现读写锁的递归互斥操作（rcu_read_lock和rcu_read_unlock的实现工作原理与读写锁的递归原理类似）。
读写锁的递归特性通过上述机制的组合和配合，使得程序能够正确地管理锁的状态，保证了读写锁的内部递归互斥和外部竞争控制。
6. 递归特性的应用
在使用读写锁的时候，递归特性往往是一个非常有用的辅助工具。在某些特殊的情况下，适当地使用递归调用可以帮助程序更好地管理锁的状态和访问共享资源。
举个例子，假设我们有一个多线程的任务管理器，每个任务都有自己的状态和一些共享的信息。当不同线程需要同时访问同一个任务的时候，就需要对任务对象进行读锁或写锁的加锁操作，确保线程之间的同步访问。
但是，在某些特殊的情况下，可能会出现一个线程重复调用同一个任务的情况，如果不使用递归锁，在某些情况下会导致死锁，影响程序的稳定性和正确性。
通过使用递归锁，就可以在同一线程内重复加锁和解锁，而又不会影响其他线程的访问。这样就可以保证任务对象的访问过程是安全的、有序的，避免了线程之间的冲突和错误。
7.
在本文中，我们探究了Linux读写锁的递归特性，深入分析了在同一线程内对于读写锁的多次加锁和解锁操作，以及它们之间的关联性。同时我们还介绍了读写锁的基本概念、递归的概念，以及递归特性的实现和应用。
读写锁是一种非常重要的同步机制，具有良好的并发性和稳定性。我们可以利用它在多线程程序中进行资源的共享和竞争控制，提升程序的性能和可靠性。同时，递归锁也是一个非常有用的辅助工具，可以帮助我们更好地管理锁的状态和访问共享资源。
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Linux C++多线程同步的四种方式
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1.同一个线程内部，指令按照先后顺序执行；但不同线程之间的指令很难说清楚是哪一个先执行，在并况下，指令执行的先后顺序由内核决定。
如果运行的结果依赖于不同线程执行的先后的话，那么就会形成竞争条件，在这样的情况下，计算的结果很难预知，所以应该尽量避免竞争条件的形成。
2.最常见的解决竞争条件的方法是：将原先分离的两个指令构成一个不可分割的原子操作，而其他任务不能插入到原子操作中！
3.对
多线程
来说，同步指的是在一定时间内只允许某一个线程访问某个资源，而在此时间内，不允许其他线程访问该资源!
互斥锁
条件变量
读写锁
信号量
一种特殊的
全局变量
，拥有lock和unlock两种状态。
unlock的互斥锁可以由某个线程获得，一旦获得，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程由权力打开该锁，其他线程想要获得互斥锁，必须得到互斥锁再次被打开之后。
1.互斥锁的初始化, 分为静态初始化和动态初始化.
2.互斥锁的相关属性及分类
(1) attr表示互斥锁的属性;
(2) pshared表示互斥锁的共享属性，由两种取值：
1）PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：锁只能用于一个进程内部的两个线程进行互斥（默认情况）
2）PTHREAD_PROCESS_SHARED：锁可用于两个不同进程中的线程进行互斥，使用时还需要在进程共享内存中分配互斥锁，然后为该互斥锁指定属性就可以了。
互斥锁存在缺点：
（1）某个线程正在等待共享数据内某个条件出现。
（2）重复对数据对象加锁和解锁（轮询），但是这样轮询非常耗费时间和资源，而且效率非常低，所以互斥锁不太适合这种情况。
当线程在等待满足某些条件时，使线程进入睡眠状态；一旦条件满足，就换线因等待满足特定条件而睡眠的线程。
程序的效率无疑会大大提高。
1）创建
静态方式：pthread_cond_t cond PTHREAD_COND_INITIALIZER
动态方式：int pthread_cond_init(&cond,NULL)
Linux thread 实现的条件变量不支持属性，所以NULL(cond_attr参数）
2）注销
int pthread_cond_destory(&cond)
只有没有线程在该条件变量上，该条件变量才能注饥亩销，否则返回EBUSY
因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否姿肢改有等待线程!(请参考条件变量的底层实现）
3）等待
条件等待：int pthread_cond_wait(&cond,&mutex)
计时等待：int pthread_cond_timewait(&cond,&mutex,time)
1.其中计时等待如果在给定时刻前条件没有被满足，则返回ETIMEOUT，结束等待
2.无论那种等待方式，都必须有一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait形成竞争条件！
3.在调用pthread_cond_wait前必须由本线程加锁
4）激发
激发一个等待线程：pthread_cond_signal(&cond)
激发所有等待线程：pthread_cond_broadcast(&cond)
重要的是，pthread_cond_signal不会存在惊群效应，也就是是它最多给一个等待线程发信号，不会给所有线程发信号唤醒，然后要求他们自己去争抢资源！
pthread_cond_broadcast() 唤醒所有正在pthread_cond_wait()的同一个条件变量的线程。注意：如果等待的多个现场不使用同一个锁，被唤迹判醒的多个线程执行是并发的。
pthread_cond_broadcast & pthread_cond_signal
1.读写锁比互斥锁更加具有适用性和并行性
2.读写锁最适用于对
数据结构
的读操作读操作次数多余写操作次数的场合！
3.锁处于读模式时可以线程共享，而锁处于写模式时只能独占，所以读写锁又叫做共享-独占锁。
4.读写锁有两种策略：强读同步和强写同步
强读同步：
总是给读者更高的优先权，只要写者没有进行写操作，读者就可以获得访问权限
强写同步：
总是给写者更高的优先权，读者只能等到所有正在等待或者执行的写者完成后才能进行读
1）初始化的销毁读写锁
静态初始化：pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER
动态初始化：int pthread_rwlock_init(rwlock，NULL)，NULL代表读写锁采用默认属性
销毁读写锁：int pthread_rwlock_destory(rwlock)
在释放某个读写锁的资源之前，需要先通过pthread_rwlock_destory函数对读写锁进行清理。释放由pthread_rwlock_init函数分配的资源
如果你想要读写锁使用非默认属性，则attr不能为NULL，得给attr赋值
int pthread_rwlockattr_init(attr),给attr初始化
int pthread_rwlockattr_destory(attr)，销毁attr
2）以写的方式获取锁，以读的方式获取锁，释放读写锁
int pthread_rwlock_rdlock(rwlock),以读的方式获取锁
int pthread_rwlock_wrlock(rwlock)，以写的方式获取锁
int pthread_rwlock_unlock(rwlock),释放锁
上面两个获取锁的方式都是阻塞的函数，也就是说获取不到锁的话，调用线程不是立即返回，而是阻塞执行，在需要进行写操作的时候，这种阻塞式获取锁的方式是非常不好的，你想一下，我需要进行写操作，不但没有获取到锁，我还一直在这里等待，大大拖累效率
所以我们应该采用非阻塞的方式获取锁：
int pthread_rwlock_tryrdlock(rwlock)
int pthread_rwlock_trywrlock(rwlock)
互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程进入临界区。
1）信号量初始化
int sem_init(&sem,pshared, v)
pshared为0，表示这个信号量是当前进程的局部信号量。
pshared为1，表示这个信号量可以在多个进程之间共享。
v为信号量的初始值。
返回值
：
成功：0，失败：-1
2）信号量值的加减
int sem_wait(&sem):以原子操作的方式将信号量的值减去1
int sem_post(&sem):以原子操作的方式将信号量的值加上1
3）对信号量进行清理
int sem_destory(&sem)
如何在Linux下递归查看所有文件或目录
使用find命令就可以了扰胡
find . -print
就是从缓困拦当前尺茄目录往下递归的查看所有的文件和文件夹
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