面试题：SQLite共享缓存模式下如何处理常见的线程竞争问题

常见线程竞争场景

读写冲突：一个线程正在读取数据，另一个线程同时尝试写入数据。写入操作可能会修改数据结构，导致读取线程获取到不一致的数据。
写 - 写冲突：多个线程同时尝试写入数据库。这可能会导致数据的部分更新丢失，因为后一个写入操作可能会覆盖前一个写入操作的部分结果。

避免线程竞争的方法

锁机制：

互斥锁（Mutex）：在SQLite中，可以使用互斥锁来确保同一时间只有一个线程能够访问数据库。当一个线程想要执行数据库操作时，它首先获取互斥锁。如果锁已被其他线程持有，该线程将等待，直到锁可用。例如，在C/C++中，可以使用POSIX线程库的pthread_mutex_t来实现互斥锁。

#include <pthread.h>
#include <sqlite3.h>

pthread_mutex_t db_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_function(void* arg) {
    sqlite3* db;
    // 打开数据库前获取互斥锁
    pthread_mutex_lock(&db_mutex);
    sqlite3_open("test.db", &db);
    // 执行数据库操作
    sqlite3_close(db);
    // 操作完成后释放互斥锁
    pthread_mutex_unlock(&db_mutex);
    return NULL;
}

读写锁（Read - Write Lock）：适用于读多写少的场景。读写锁允许多个线程同时进行读操作，但只允许一个线程进行写操作。当有线程进行写操作时，其他读写线程都需要等待。在POSIX线程库中，可以使用pthread_rwlock_t来实现读写锁。

#include <pthread.h>
#include <sqlite3.h>

pthread_rwlock_t db_rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

void* read_thread_function(void* arg) {
    sqlite3* db;
    // 读操作前获取读锁
    pthread_rwlock_rdlock(&db_rwlock);
    sqlite3_open("test.db", &db);
    // 执行读操作
    sqlite3_close(db);
    // 操作完成后释放读锁
    pthread_rwlock_unlock(&db_rwlock);
    return NULL;
}

void* write_thread_function(void* arg) {
    sqlite3* db;
    // 写操作前获取写锁
    pthread_rwlock_wrlock(&db_rwlock);
    sqlite3_open("test.db", &db);
    // 执行写操作
    sqlite3_close(db);
    // 操作完成后释放写锁
    pthread_rwlock_unlock(&db_rwlock);
    return NULL;
}

线程调度策略：

队列化操作：可以将所有数据库操作放入一个队列中，由一个专门的线程负责从队列中取出操作并执行。这样，所有线程对数据库的访问就被串行化了，避免了线程竞争。例如，在Python中可以使用Queue模块来实现。

import sqlite3
from queue import Queue
from threading import Thread

db_queue = Queue()
def db_worker():
    conn = sqlite3.connect('test.db')
    while True:
        task = db_queue.get()
        if task is None:
            break
        cursor = conn.cursor()
        cursor.execute(task)
        conn.commit()
        db_queue.task_done()
    conn.close()

db_thread = Thread(target=db_worker)
db_thread.start()

def perform_db_operation(sql):
    db_queue.put(sql)

线程池：使用线程池来管理对数据库的访问。线程池中的线程数量是有限的，当一个线程需要访问数据库时，从线程池中获取一个线程来执行操作。这样可以控制并发访问的数量，减少线程竞争。例如，在Java中可以使用ExecutorService和ThreadPoolExecutor来实现线程池。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.Statement;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class DatabaseAccess {
    private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

    public static void performDbOperation(String sql) {
        executor.submit(() -> {
            try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:sqlite:test.db");
                 Statement stmt = conn.createStatement()) {
                stmt.executeUpdate(sql);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

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