多线程下unordered_map中find函数的安全隐患与解决之道

2024-03-27 05:47:39

多线程下 unordered_map 中使用 find() 函数的安全隐患

问题：并发访问下的数据竞争

在多线程环境下使用非有序映射 unordered_map 时，find() 函数的安全操作至关重要。如果不采取适当的保护措施，当多个线程同时尝试对同一键进行 find() 操作时，可能会导致数据竞争。

数据竞争发生在多个线程同时访问共享数据时，并且其中至少一个线程正在写入数据。在 unordered_map 的情况下，find() 操作可能因其他线程的并发插入或删除操作而返回不正确的结果。

解决方案：使用读写锁保护

为了解决这个问题，必须使用读写锁机制来保护 find() 操作。读写锁允许多个线程同时读取数据，但仅允许一个线程写入数据。通过使用读锁保护 find() 操作，我们可以确保在查找键时，没有其他线程正在修改 unordered_map 的内容。

以下代码示例演示了如何使用读写锁保护 find() 操作：

std::shared_timed_mutex mtx;
auto it = mtx.lock_read();
it = tagMap->find(tag);
mtx.unlock_read();

代码示例

下面是使用读写锁保护 unordered_map 中 find() 操作的代码示例：

std::unordered_map<std::string, int> tagMap;
std::shared_timed_mutex mtx;

uint16_t GetLevel(const std::string& tag) {
  std::decay<decltype(tagMap)>::type::iterator it;
  {
    std::shared_lock<std::shared_timed_mutex> lock(mtx);
    it = tagMap.find(tag);
  }

  if (it == tagMap.end()) {
    std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> lock(mtx);
    it = tagMap.find(tag);
    if (it == tagMap.end()) {
      auto result = tagMap.insert({ tag, 1 });
      if (!result.second) {
        return 0;
      }
      it = result.first;
    }
  }
  return it->second;
}