개요
한번쯤 들어본 RwLock
은 Mutex
(상호 배제)와 비슷해 보입니다. RwLock
는 Reader-Writer Lock
의 줄임말입니다.
(출처: rust-memory-container-cs)
위 자료에서 볼 수 있듯이 Mutex
는 Reader
/ Writer
이며, RwLock
은 Readers
/ Writer
입니다.
Mutex
는 동기화이며, RwLock
은 그렇지 않습니다. 여기서 Lock
의 의미는 다음과 같습니다:
Write Lock
:Writer
가 쓰기를 마칠 때까지Reader
가 읽을 수 없습니다.Read Lock
:Reader
가 읽을 때 까지Writer
가 값을 수정할 수 없습니다.
Mutex
는 lock
을 호출하는 시점에서 자신의 차례가 올 때까지 기다립니다.
(unlock
, lock
함수가 반환하는 MutexGuard
가 Drop
되면 자동으로 unlock
됩니다.)
또 한가지가 더 있습니다.
RwLock<T>
는 Mutex<T>
에 비해 T
가 thread-safe
를 위해 구현해야 할 트레잇 바운드가 더 많습니다:
Mutex
:T: Send
RwLock
:T: Send + Sync
즉, 동기화를 위한 API는 Mutex
가 유일합니다.
Mutex
와 RwLock
의 API를 보면 차이점이 이해될 수 있습니다:
Mutex
에서 값을Write
/Read
(이하R/W
) 하려면lock
을 호출하여MutexGuard
스마트 포인터를 얻습니다.
이를 역참조하여, 값을R/W
할 수 있습니다.MutexGuard
는Deref
가 구현되어 있으니 스마트 포인터입니다. (이런 구조를RAII
패턴이라 칭합니다.)
즉, 정확히는Mutex
가 스마트 포인터가 아닌MutexGuard
가 스마트 포인터입니다.
RwLock
은write()
와read()
를 통해 각각RwLockWriteGuard
와RwLockReadGuard
를 얻습니다.
이 둘도 위와 같이 스마트 포인터 이며, 이들도 역참조를 통해 값을R/W
할 수 있습니다.
물론
lock()
,write()
,read()
를 호출하면Result<T, E>
를 반환합니다. 이해를 돕기 위해 이는 생략하였습니다.
아래의 예제를 보며, Mutex
와 RwLock
이 어떻게 작동하는지 확인해봅시다:
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use std::{
sync::{Arc, Mutex},
thread,
time::Duration,
};
fn main() {
let x = Arc::new(Mutex::new(0));
let t1 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let mut x = x.lock().unwrap();
*x += 1;
println!("t1 (write): {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
let t2 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let x = x.lock().unwrap();
println!("t2: {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
let t3 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let x = x.lock().unwrap();
println!("t3: {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
t1.join().unwrap();
t2.join().unwrap();
t3.join().unwrap();
}
이 예제는 Mutex
를 사용하는 예제입니다.
실행해보면 t1
이 출력되며, 1초를 기다린 후 t2
, 또다시 1초를 기다린 후 t3
가 출력되었습니다
이는 Mutex
가 동기화라는 것을 알 수 있습니다. R/W
를 하나 밖에 하지 않기 때문에 lock
을 호출하여 MutexGuard
스마트 포인터를 가져온 후, 역참조 하여 값을 수정하고 읽었습니다.
RwLock
조금만 수정하여 RwLock
을 사용하는 예제를 작성해봅시다:
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use std::{
sync::{Arc, RwLock},
thread,
time::Duration,
};
fn main() {
let x = Arc::new(RwLock::new(0));
let t1 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let mut x = x.write().unwrap();
*x += 1;
println!("t1 (write): {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
let t2 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let x = x.read().unwrap();
println!("t2: {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
let t3 = thread::spawn({
let x = Arc::clone(&x);
move || {
let x = x.read().unwrap();
println!("t3: {}", *x);
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
}
});
t1.join().unwrap();
t2.join().unwrap();
t3.join().unwrap();
}
이 예제를 실행해보면 t1
이 출력된 후, 1초 뒤에 동시에 t2
, t3
(이 둘의 순서는 상관없습니다. 동시에 출력되었기 때문이죠.)이 출력되었습니다.
그리고 1초 후 프로그램이 종료되었습니다. 이렇듯 RwLock
은 동기화되지 않습니다.
실제로 같은 코드 내에서 Mutex
의 lock
을 동시에 실행하면, 데드락(deadlock
)이 발생합니다:
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use std::sync::{Arc, Mutex};
fn main() {
let x = Arc::new(Mutex::new(0));
{
let x1 = x.lock().unwrap();
let x2 = x.lock().unwrap();
}
}
이 예제는 영원히 끝나지 않습니다.
하지만 예제를 RwLock
을 사용하는 방법으로 변경하면, 프로그램이 정상적으로 끝나는 것을 확인할 수 있습니다:
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use std::sync::{Arc, RwLock};
fn main() {
let x = Arc::new(RwLock::new(0));
{
let x1 = x.read().unwrap();
let x2 = x.read().unwrap();
}
}