sync包 rwmutex源码阅读

借鉴于Go夜读,加了个人理解:https://reading.developerlearning.cn/articles/sync/sync_rwmutex_source_code_analysis/

go版本:go1.12 windows/amd64

sync/rwmutex.go是对 runtime/rwmutex.go文件的拷贝。

当一个协程获取到读锁,同时存在另一个协程调用写锁,这时不允许新的协程来获取读锁直到最新的读锁被释放;这能确保在递归循环读锁的情况下,写锁也能被调用,写锁阻止新的reader来获取lock.

也就是说,上写锁时要等之前的读锁释放,新的读操作会卡住,等待旧的读操作完,写锁运行完,卡住的读操作才会继续进行。

结构体

// If a goroutine holds a RWMutex for reading and another goroutine might
// call Lock, no goroutine should expect to be able to acquire a read lock
// until the initial read lock is released. In particular, this prohibits
// recursive read locking. This is to ensure that the lock eventually becomes
// available; a blocked Lock call excludes new readers from acquiring the
// lock.
type RWMutex struct {
    w           Mutex  // 互斥锁
    writerSem   uint32 // 写锁信号量
    readerSem   uint32 // 读锁信号量
    readerCount int32  // 还未释放读锁的reader数
    readerWait  int32  // 获取写锁时需要等待的读锁释放数量
}

常量

const rwmutexMaxReaders = 1 << 30   // 支持最多2^30个读锁

方法

以下是 sync.RWMutex 提供的4个方法

RLock

// RLock locks rw for reading.
//
// It should not be used for recursive read locking; a blocked Lock
// call excludes new readers from acquiring the lock
func (rw *RWMutex) RLock() { //读锁
   if race.Enabled {
       _ = rw.w.state
       race.Disable()
   }
   // 每次 goroutine获取读锁时, readCount+1
   // 如果写锁已经被获取,那么 readCount 在 -rwmutexMaxReaders 与 0 之间(当为0的时候,代表有2^30个读锁在等待,应该会出错,但是极端条件不会出现)
   // 通过readCount 判断读锁与写锁 是否互斥,如果有写锁存在就挂起 goroutine,多个读锁可以并行
   if atomic.AddInt32(&rw.readerCount, 1) < 0 { 
       // A writer is pending, wait for it.
       runtime_Semacquire(&rw.readerSem) //等待reader信号量
   }
   if race.Enabled {
       race.Enable()
       race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
   }
}

RUnlock

// RUnlock undoes a single RLock call;
// it does not affect other simultaneous readers.
// It is a run-time error if rw is not locked for reading
// on entry to RUnlock.
func (rw *RWMutex) RUnlock() {  //释放读锁
   if race.Enabled {
       _ = rw.w.state
       race.ReleaseMerge(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))
       race.Disable()
   }
  //  检查当前是否可以进行释放锁
   if r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, -1); r < 0 { 
       // 1.r+1==0时,rw.readerCount -1= -1,rw.readerCount  = 0则不存在读锁,表示直接执行RUnlock()
       // 2.r+1=-rwmutexMaxReaders,rw.readerCount = -rwmutexMaxReaders ,
       // 这种情况出现在获取Lock()方法,atomic.AddInt32(&rw.readerCount, -rwmutexMaxReaders),这时rw.readerCount  = 0 也不存在读锁,表示执行Lock()再执行RUnlock()
       if r+1 == 0 || r+1 == -rwmutexMaxReaders { //如果已经没有读锁的,还去释放(如释放多次)
           race.Enable()
           throw("sync: RUnlock of unlocked RWMutex")
       }
       // A writer is pending. 下面的情况代表有写锁
       if atomic.AddInt32(&rw.readerWait, -1) == 0 { //写锁的reader wait数量-1
           // The last reader unblocks the writer. 
           runtime_Semrelease(&rw.writerSem, false)//如果wait数量到0,释放writer信号量 
       }
   }
   if race.Enabled {
       race.Enable()
   }
}

Lock

// Lock locks rw for writing.
// If the lock is already locked for reading or writing,
// Lock blocks until the lock is available.
func (rw *RWMutex) Lock() { // 写锁加锁操作
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.Disable()
    }
    // First, resolve competition with other writers.
    rw.w.Lock() //上互斥锁
    // Announce to readers there is a pending writer.
    // 将当前的 readerCount 置为负数,告诉 RUnLock 当前存在写锁等待
    r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, -rwmutexMaxReaders) +  rwmutexMaxReaders  
    // Wait for active readers. 
   // 等待读锁释放
    if r != 0 && atomic.AddInt32(&rw.readerWait, r) != 0 {//当前readCount不为0,并且上一步r计算之后RUnlock的次数和之前readerCount相同(上一步计算后可能有多次RUnlock,readerWait会变成负数)
        runtime_Semacquire(&rw.writerSem)//等待writer信号量
    }
    if race.Enabled {
        race.Enable()
        race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
        race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))
    }
}

Unlock

// Unlock unlocks rw for writing. It is a run-time error if rw is
// not locked for writing on entry to Unlock. 
//
// As with Mutexes, a locked RWMutex is not associated with a particular
// goroutine. One goroutine may RLock (Lock) a RWMutex and then
// arrange for another goroutine to RUnlock (Unlock) it.
func (rw *RWMutex) Unlock() {
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.Release(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
        race.Release(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))
        race.Disable()
    }

    // 加上 Lock 的时候减去的 rwmutexMaxReaders
    r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, rwmutexMaxReaders)
    // 1.没执行Lock调用Unlock 2.释放写锁多次 抛出异常
    if r >= rwmutexMaxReaders {
        race.Enable()
        throw("sync: Unlock of unlocked RWMutex")
    }
    // 通知当前等待的读锁
    for i := 0; i < int(r); i++ {
        runtime_Semrelease(&rw.readerSem, false)
    }
    // 释放 Mutex 锁
    rw.w.Unlock()
    if race.Enabled {
        race.Enable()
    }
}

RLocker
只对读操作加解锁

// RLocker returns a Locker interface that implements
// the Lock and Unlock methods by calling rw.RLock and rw.RUnlock.
func (rw *RWMutex) RLocker() Locker {
    return (*rlocker)(rw)
}

type rlocker RWMutex

func (r *rlocker) Lock()   { (*RWMutex)(r).RLock() }
func (r *rlocker) Unlock() { (*RWMutex)(r).RUnlock() }

思考

当调用写锁时,新的读锁会挂起,等待已经执行的读锁执行完,然后才执行写锁,锁的颗粒度应尽量小。

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