golang ロックの実装原理は何ですか?

golang ロックの実装原理は、相互排他ロックと読み取り/書き込みロックを通じて共有リソースへのアクセスを保護することです。ミューテックス ロックは、共有リソースを保護するために使用される基本的なロック メカニズムです。フラグ ビットを使用して、リソースが占有されているかどうかを示します。ゴルーチンがミューテックス ロックを取得すると、ゴルーチンがロックを解放するまで、他のゴルーチンはブロックされます。読み取り/書き込みロックは、読み取りが多く書き込みが少ないシナリオで使用されるロック メカニズムであり、複数のゴルーチンが共有リソースを同時に読み取ることができ、1 つのゴルーチンのみが操作を書き込むことができます。

# このチュートリアルのオペレーティング システム: Windows 10 システム、Dell G3 コンピューター。

Go 言語では、ロックの実装原理は主に相互排他ロック (Mutex) と読み取り/書き込みロック (RWMutex) に基づいています。

Mutex (Mutex):

Mutex は、共有リソースを保護するために使用される基本的なロック メカニズムです。フラグビットを使用してリソースが占有されているかどうかを示します。ゴルーチンがミューテックスロックを取得すると、ゴルーチンがロックを解放するまで他のゴルーチンはブロックされます。

ミューテックス ロックの実装原理には、主に次の 2 つの重要な点が含まれます:

• ハードウェア命令: Go 言語の最下位層は、次のようないくつかの低レベルのアトミック命令を使用します。 CAS (Compare -and-Swap) としてミューテックス ロックの操作を実装します。これらの命令により、複数のゴルーチンが同時に実行される場合に、共有リソースへのアクセスがアトミックであることが保証されます。

• システム コール: Linux システムでは、ゴルーチンがミューテックス ロックを取得できない場合、ゴルーチンはスリープ状態に入り、待機キューに自身を追加します。ロックが解放されると、待機キュー内のゴルーチンが起動され、ロック リソースをめぐって競合します。

ミューテックス ロックの実装はオペレーティング システムによって異なる場合がありますが、基本原理は似ています。

読み取り/書き込みロック (RWMutex):

読み取り/書き込みロックは、読み取りが多く書き込みが少ないシナリオで使用されるロック メカニズムです。これにより、複数の goroutine が共有リソースを同時に読み取ることができますが、書き込みできるのは 1 つの goroutine のみです。

RWMutex の実装原理は、主にミューテックス ロックと条件変数に基づいています。書き込み操作がある場合、RWMutex は書き込み操作が完了するまで他の読み取りおよび書き込み操作をブロックします。読み取り操作がある場合、RWMutex は他の読み取り操作の続行を許可しますが、書き込み操作はブロックします。

RWMutex は、実装時に読み取りカウンターと書き込みカウンターの 2 つのカウンターを維持します。読み取りカウンターは現在読み取り操作を実行しているゴルーチンの数を記録し、書き込みカウンターは現在書き込み操作を実行しているゴルーチンの数を記録します。

読み取り/書き込みロックの実装原理により、読み取りが多く書き込みが少ないシナリオで、より高い同時実行パフォーマンスとスループットを確保できます。

Go 言語のロック メカニズムは、主に相互排他ロックと読み取り/書き込みロックを通じて共有リソースへのアクセスを保護します。ミューテックス ロックは、低レベルのアトミック操作とシステム コールを使用して、共有リソースへの相互排他的アクセスを実現します。読み取り/書き込みロックを使用すると、複数の goroutine が共有リソースを同時に読み取ることができますが、書き込み操作を実行できるのは 1 つの goroutine のみです。これらのロック メカニズムの実装原則により、同時環境での共有リソースへの安全なアクセスが保証されます。

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