ReadWriteLock

개념

https://velog.io/@livelyjuseok/%EA%B0%9C%EC%9D%B8%EA%B3%B5%EB%B6%80-%EC%84%9C%EB%B2%84%EC%8B%A4%EC%8A%B512-ReaderWriterLock-%EA%B0%9C%EB%85%90

개인공부) 서버실습(14) - ReaderWriterLock 개념

 

구현하기에 앞서 결정 할 규칙

1. 재귀적 락

2. 스핀락 정책(5000번 루프를 돌고도 Lock을 획득할 수 없으면 잠시 스핀락을 중단)

 

참고 : https://redisson.org/glossary/java-readwritelock.html

What is a Java ReadWriteLock? | Redisson

 

코드

 

Lock에 사용될 상수, 변수

// 16진수 표현
// F(15) -> 이진수 1111, FFFF -> 이진수 1111 묶음 4개
const int EMPTY_FLAG = 0x00000000;
const int WRITE_MASK = 0x7FFF0000;         
const int READ_MASK = 0x0000FFFF; // 최대 2의 16승 개의 읽기 스레드 생성가능
const int MAX_SPIN_COUNT = 5000;

//  [Unused(1비트)] [WriteThreadId(15비트)] [ReadCount(16비트)]
// 초기값 : EMPTY_FLAG(LOCK 걸려있지 않는 상태)
public int _flag = EMPTY_FLAG;

 

 

WriteLock 함수

public void WriteLock() {
    // &(AND 비트 연산 수행) 두 개의 피연산자의 비트가 모두 1일 경우에만 1을 반환 
    // 현재 쓰레드 ID를 가져와서 현재 위치에서(1비트) 왼쪽으로 16비트만큼 밀어준다 
    // [1비트][15비트][16비트] -> 쓰레드 ID는 16비트 자리부터 공간을 차지함
    // WRITE_MASK의 비트가 [1비트 -> 0][15비트 -> 모두1] 이기 때문에 쓰레드 ID의 값만큼만 1로 표시            
    // WRITE_MASK의 비트                      -> [0][111 1111 1111 1111]
    // 쓰레드 ID -> 3(십진수) -> 11(이진수)       0  000 0000 0000 0011]
    //                                                               11]
    int temp = (Thread.CurrentThread.ManagedThreadId << 16) & WRITE_MASK;
    while (true)
    {
        for (int i = 0; i < MAX_SPIN_COUNT; i++) {
            // 첫번째 파라미터와 세번째 파라미터를 비교해서 동일하면 첫번째 파라미터 값을 두번째 파라미터로 변경
            // 아무도 writeLock을 점유하지 않은 상태(_flag의 값이 0)라면 Lock을 획득(_flag에 쓰레드 ID를 넣음)하고 WriteLock 함수 종료
            // "CompareExchange" 반환값이 변경하기 전의 값을 반환하므로 변경 전의 값이 "EMPTY_FLAG" 경우만 LOCK 획득 가능
            if (Interlocked.CompareExchange(ref _flag, temp, EMPTY_FLAG) == EMPTY_FLAG) {
                return;
            }                    
        }
        Thread.Yield();
    }
}

 

 

WriteLock 해제 함수

public void WriteUnLock() { 
    Interlocked.Exchange(ref _flag, EMPTY_FLAG);
}

 

쓰기 전용 Lock의 경우는 한 번에 오직 하나의 쓰레드만 접근이 가능하기 때문에 "_flag" 값을 0으로 밀어줌

(Lock(1) 또는 UnLock(0) 상태 총 2가지 경우만 존재)

 

 

ReadLock 함수

public void ReadLock() {
    // 아무도 WriteLock을 점유하고 있지 않으면 ReadCount를 1 늘림
    while (true)
    {
        for (int i = 0; i < MAX_SPIN_COUNT; i++)
        {
            // 쓰기 lock의 점유가 없는 경우에만 읽기 lock 획득 가능
            // 여러 개의 스레드가 동시에 읽기 lock을 점유하려고 해도 순차적으로 lock을 획득
            int expected = (_flag & READ_MASK);
            // ex) A와 B 스레드가 동시에 접근해서 expected 값이 0이라고 해도 
            // A 스레드가 먼저 "Interlocked" 함수를 수행하면 flag 값이 1로 변경되기 때문에 그 다음으로 들어온 B 스레드는 flag 값이 1이므로 if 조건에 틀려버림
            if (Interlocked.CompareExchange(ref _flag, expected + 1, expected) == expected)
            {
                return;                        
            }
        }               
    }
}

 

 

ReadLock 해제 함수

public void ReadUnLock()
{
    Interlocked.Decrement(ref _flag); 
}

동시에 여러 개의 쓰레드가 Read 작업을 할 수 있기 때문에 ReadLock을 획득한 쓰레드의 수를 감소