go讀寫鎖

来源:https://www.cnblogs.com/studyios/archive/2023/12/01/17870674.html
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go讀寫鎖

互斥鎖每次只讓一 g通過,去讀寫數據。但是讀數據操作,併發其實沒有問題。所以誕生了 讀寫鎖。

讀協程可以併發,一起讀。但是 寫協程還是要走互斥鎖,只能一個個通過。

先加了讀鎖

先加了讀鎖。那麼寫的協程,就需要去休眠隊列中等待。一直到讀鎖都釋放。

先加了寫鎖

這個時候,不管再來 寫協程還是讀協程,都去休眠隊列等待。

小結:

  沒有加寫鎖時,多個協程都可以加讀鎖
  加了寫鎖時,無法加讀鎖,讀協程排隊等待
  加了讀鎖,寫鎖排隊等待

定義

type RWMutex struct {
	w           Mutex        // held if there are pending writers
	writerSem   uint32       // semaphore for writers to wait for completing readers
	readerSem   uint32       // semaphore for readers to wait for completing writers
	readerCount atomic.Int32 // number of pending readers
	readerWait  atomic.Int32 // number of departing readers
}

w:互斥鎖作為寫鎖
writerSem:作為寫協程隊列
readerSem:作為讀協程隊列
readerCount: 正值:正在讀的協程 負值:加了寫鎖
readerWait:寫鎖應該等待讀協程個數

有三個sema隊列了,w本身底層有一個,readerSemwriterSem

運行邏輯

當鎖是一個初始化的狀態,來了一個寫協程

`rwmutexMaxReaders` 是一個非常大的常量

把readerCount 改成了一個 很大的負數

加寫鎖,有讀協程已經在讀了

來了寫鎖後,把 readerCount 也減去了一個很大的數,但是 3還是能從這個值中體現。
但是,當再有 讀的g過來時候,發現readerCount 為負數,就會去readSem中休眠。

代碼實現

讀鎖

加鎖

func (rw *RWMutex) RLock() {
    
    // 將readerCount+1,發現還是負的,就去休眠,說明有寫鎖在等待
	if rw.readerCount.Add(1) < 0 {
		runtime_SemacquireRWMutexR(&rw.readerSem, false, 0)
	}
    // 如果不是負數,則加鎖成功,去讀數據
}

小結:

將給readerCount無腦加-
如果readerCount是正數,加鎖成功
如果readerCount是負數,說明被加了寫鎖,陷入`readerSem`

解鎖

func (rw *RWMutex) RUnlock() {
	// 將 readerCount 減去1, 如果 r 小於0,說明有寫協程 在等待
	if r := rw.readerCount.Add(-1); r < 0 {
		// Outlined slow-path to allow the fast-path to be inlined
		rw.rUnlockSlow(r)
	}
}

func (rw *RWMutex) rUnlockSlow(r int32) {
    
    // readerWait  寫鎖應該等待讀協程個數 減去1(自身) 之後,
    //如果是 0,說明沒有 讀協程在讀取數據了 ,就去 `runtime_Semrelease `喚醒換一個寫協程
	if rw.readerWait.Add(-1) == 0 {
		// The last reader unblocks the writer.
		runtime_Semrelease(&rw.writerSem, false, 1)
	}
}

讀鎖在解鎖時候,去判斷了 readerCount 是否小於0 是否有寫協程在等待;然後再釋放寫協程,又判斷了 readerWait 是否等於0,因為大於0,說明還有讀協程。

小結:

  給readerCountit減1
  如果readerCount是正數,解鎖成功,沒有寫協程在排隊
  如果readerCount是負數,有寫鎖在排隊
  如果自己是readerWait的最後一個,喚醒寫協程

問題: 但是讀鎖在加鎖時候,並沒有 給 readerWait加值,這裡判斷是否有效呢 ?

寫鎖

加鎖
func (rw *RWMutex) Lock() {

	rw.w.Lock() // 先去加互斥鎖,加上了再執行下麵的邏輯,加不上直接去 w的sema中休眠了
	r := rw.readerCount.Add(-rwmutexMaxReaders) + rwmutexMaxReaders
    // 判斷 r是否為0, 等於0 則直接加鎖成功了。
	if r != 0 && rw.readerWait.Add(r) != 0 {
		runtime_SemacquireRWMutex(&rw.writerSem, false, 0)
	}
}

講下這裡不為0的情況,如果r不為0,比如r為2,則說明還有2個讀協程在工作。

rw.readerWait.Add(r)這句代碼,正好解釋了上面的問題。這裡給 readerWait 賦值了,所以讀協程在解鎖時候,判斷這個值才有用。

如果不來寫協程,那這個 readerWait 沒有意義,因為這是判斷是否釋放寫協程的。

那有沒有lock()被兩個 寫協程 先後連續執行,讓 r 的值為一個很大的負數?

不會。因為要先去加 互斥鎖。一個寫協程加上後,其他的寫協程只能去 sema中等待。上篇有講過。 所以上面有一個舉例的圖其實是有問題的。

小結加寫鎖:

先加mutex寫鎖,若已經被加寫鎖會阻塞等待
將readerCount變為負值,阻塞讀鎖的獲取
計算需要等待多少個讀協程釋放
如果需要等待讀協程釋放,陷入writerSem

解寫鎖

func (rw *RWMutex) Unlock() {
	
	r := rw.readerCount.Add(rwmutexMaxReaders)
    // 去釋放讀協程,沒有去釋放 `writerSem`裡面的寫協程,因為這裡面根本不會有休眠的寫協程
	for i := 0; i < int(r); i++ {
		runtime_Semrelease(&rw.readerSem, false, 0) // 釋放讀協程
	}
	rw.w.Unlock() // 解鎖 互斥鎖,讓互斥鎖的sema等待隊列中的協程,重新去競爭鎖
}

小結 解寫鎖 :

  將readercount變為正值,允許讀鎖的獲取

  釋放在readerSem中等待的讀協程 上面講了,這個時候 writerSem 是空的 

  解鎖mutex

適合場景

適合讀多寫少的場景,如果都是寫的場景,其實和互斥鎖一樣。

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