多线程 层级锁

当要同时操作2个对象时，就需要同时锁定这2个对象，而不是先锁定一个，然后再锁定另一个。同时锁定多个对象的方法：std::lock(对象1.锁，对象2.锁...)

但是，有的时候，并不能同时得到所有要锁定的锁，必须是先锁定某个后，再锁定其他的，这种情况就不能使用std::lock函数了，怎么办呢，使用有顺序的锁。

额外说明：lock_guard<模板类> ，中模板类的实现。这个模板类只要实现mutex所需要的三个成员函数即可：lock(), unlock(), try_lock()。

例子：lock_guard的模板类hierarchical_mutex

class hierarchical_mutex{
  std::mutex mtx;
  unsigned long const hcl_val;
  unsigned long pre_hcl_val;

  static thread_local unsigned long this_hcl_val;

  void check_for_hcl_violaction(){
    if(this_hcl_val <= hcl_val){
      throw std::logic_error("mutex hierarchy violated");
    }
  }
  void update_hierarchy_value(){
    pre_hcl_val = this_hcl_val;
    this_hcl_val = hcl_val;
  }

public:
  explicit hierarchical_mutex(unsigned long val):
    hcl_val(val), pre_hcl_val(0){}

  void lock(){
    check_for_hcl_violaction();
    mtx.lock();
    update_hierarchy_value();
  }

  void unlock(){
    this_hcl_val = pre_hcl_val;
    mtx.unlock();
  }

  bool try_lock(){
    check_for_hcl_violaction();
    if(!mtx.try_lock())
      return false;
    update_hierarchy_value();
    return true;
  }
};

顺序锁的应用例子：当要锁定时某个锁时，要先检查已经上锁的锁的序号，如果序号低于现在要锁的锁的序号的话就可以锁定，否则，抛出异常。

我也没理解锁的序号的真正含义，只是做个记录，抄一个例子。。。

#include <mutex>
#include <climits>//ULONG_MAX
#include <thread>

class hierarchical_mutex{
  std::mutex mtx;
  unsigned long const hcl_val;
  unsigned long pre_hcl_val;

  static thread_local unsigned long this_hcl_val;

  void check_for_hcl_violaction(){
    if(this_hcl_val <= hcl_val){
      throw std::logic_error("mutex hierarchy violated");
    }
  }
  void update_hierarchy_value(){
    pre_hcl_val = this_hcl_val;
    this_hcl_val = hcl_val;
  }

public:
  explicit hierarchical_mutex(unsigned long val):
    hcl_val(val), pre_hcl_val(0){}

  void lock(){
    check_for_hcl_violaction();
    mtx.lock();
    update_hierarchy_value();
  }

  void unlock(){
    this_hcl_val = pre_hcl_val;
    mtx.unlock();
  }

  bool try_lock(){
    check_for_hcl_violaction();
    if(!mtx.try_lock())
      return false;
    update_hierarchy_value();
    return true;
  }
};

thread_local unsigned long
hierarchical_mutex::this_hcl_val(ULONG_MAX);

hierarchical_mutex high_level_mutex(10000);
hierarchical_mutex low_level_mutex(5000);

int do_low_level_stuff(){
  return 1;
}
int low_level_func(){
  std::lock_guard<hierarchical_mutex> lk(low_level_mutex);
  return do_low_level_stuff();
}

void high_level_stuff(int param){
  
}
void high_level_func(){
  std::lock_guard<hierarchical_mutex> lk(high_level_mutex);
  high_level_stuff(low_level_func());
}

void thread_a(){
  high_level_func();
}

hierarchical_mutex other_mutex(100);
void do_other_stuff(){
  
}

void other_stuff(){
  high_level_func();
  do_other_stuff();
}

void thread_b(){
  std::lock_guard<hierarchical_mutex> lk(other_mutex);
  other_stuff();
}

int main(){
  //锁定顺序合法(因为先锁的大的，后锁的小的)
  std::thread a(thread_a);
  //锁定顺序非法(因为先锁的小的，后锁的大的)
  std::thread b(thread_b);
  a.join();
  b.join();
}

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