Warum verwendet „sync.Once“ von Go „atomic.StoreUint32“ anstelle der normalen Zuweisung, um das „Done“-Flag zu setzen?

Richtige Verwendung atomarer Operationen in Go's sync.Once

Im Kontext der Go's sync.Once-Implementierung ist es entscheidend, die zu verstehen Unterscheidung zwischen normaler Zuweisung und der Operation atomic.StoreUint32 beim Setzen des Fertig-Flags.

Die falsche Implementierung

Anfangs verwendete die Do-Funktion in Once.go den folgenden Ansatz :

if atomic.CompareAndSwapUint32(&o.done, 0, 1) {
    f()
}

Diese Implementierung kann nicht garantieren, dass die Ausführung von f bei der Rückkehr von Do abgeschlossen ist. Zwei gleichzeitige Aufrufe von Do könnten dazu führen, dass der erste Aufruf f erfolgreich aufruft, während der zweite Aufruf vorzeitig zurückkehrt und glaubt, f sei fertig, obwohl dies nicht der Fall ist.

Atomic Store Operation

Um dieses Problem zu beheben, verwendet Go die Operation atomic.StoreUint32. Im Gegensatz zur normalen Zuweisung stellt atomic.StoreUint32 die Sichtbarkeit des aktualisierten Fertig-Flags für andere Goroutinen sicher.

Überlegungen zum Speichermodell

Die Verwendung atomarer Operationen in sync.Once ist nicht primär vom Speichermodell der zugrunde liegenden Maschine beeinflusst. Das Speichermodell von Go fungiert als vereinheitlichende Abstraktion und gewährleistet ein konsistentes Verhalten auf verschiedenen Hardwareplattformen, unabhängig von ihren spezifischen Speichermodellen.

Optimierter Fast Path

Um die Leistung zu optimieren, synchronisieren .Once verwendet einen schnellen Pfad für häufige Szenarien, in denen das Fertig-Flag bereits gesetzt ist. Dieser schnelle Pfad nutzt atomic.LoadUint32, um das Fertig-Flag zu überprüfen, ohne den Mutex abzurufen. Wenn das Flag gesetzt ist, kehrt die Funktion sofort zurück.

Langsamer Pfad mit Mutex und Atomic Store

Wenn der schnelle Pfad fehlschlägt (d. h. „Fertig“ ist zunächst nicht gesetzt), Der langsame Pfad wird eingegeben. Es wird ein Mutex erworben, um sicherzustellen, dass nur ein Aufrufer mit der Ausführung von f fortfahren kann. Nachdem f abgeschlossen ist, wird atomic.StoreUint32 verwendet, um das Fertig-Flag zu setzen und es für andere Goroutinen sichtbar zu machen.

Gleichzeitige Lesevorgänge

Auch wenn das Fertig-Flag gesetzt ist Atomar gesehen macht es gleichzeitige Lesevorgänge nicht sicher. Das Lesen des Flags außerhalb des geschützten kritischen Abschnitts erfordert die Verwendung von atomic.LoadUint32. Direkte Lesevorgänge innerhalb des kritischen Abschnitts sind jedoch sicher, da der Mutex für gegenseitigen Ausschluss sorgt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sync.Once von Go atomic.StoreUint32 verwendet, um die konsistente und sichtbare Änderung des Fertig-Flags sicherzustellen, unabhängig davon zugrunde liegenden Speicher zu verbessern und Datenwettläufe zu vermeiden. Die Kombination aus atomaren Operationen und Mutexes bietet sowohl Leistungsoptimierungen als auch Korrektheitsgarantien.

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