為什麼 Go 的 `sync.Mutex` 不支援遞歸鎖定？

遞歸鎖定

Go 的sync.Mutex 為並發程式設計提供了強大的同步機制。但是，它缺乏對遞歸鎖定的支持，這在處理某些場景時可能會帶來挑戰。

為什麼不實現遞歸鎖定？

雖然這看起來合乎邏輯在 Go 中實作遞歸鎖，考慮同步的底層原理很重要。正如 Go 開發團隊的 Russ Cox 雄辯地指出的那樣，遞歸互斥鎖「不能保護不變量。」

互斥原語旨在強制執行緒安全並確保資料一致性。當持有互斥體時，它保證受保護的資料結構處於有效狀態。然而，遞歸鎖允許執行緒在單一執行路徑中多次獲取相同的互斥鎖，從而打破了這種保證。這可能會導致不正確或未定義的行為，從而使得維護資料完整性本身就具有挑戰性。

替代解決方案

建議重新設計程式碼，而不是訴諸遞歸鎖首先避免他們的需要。更健壯和可擴展的方法是將受保護的程式碼分成可以在任何互斥體範圍之外執行的小型原子任務。這可確保受保護的資料在整個程式碼執行過程中保持一致。

案例

考慮 Russ Cox 的回應中提供的範例：

func F() {
    mu.Lock()
    ... do some stuff ...
    G()
    ... do some more stuff ...
    mu.Unlock()
}

func G() {
    mu.Lock()
    ... do some stuff ...
    mu.Unlock()
}

此程式碼示範了使用遞歸鎖的潛在陷阱。如果 F 在呼叫 G 之前破壞了它負責保護的不變量，G 將繼續對不一致的資料進行操作，從而導致錯誤的結果。

要解決這個問題，更合適的方法是定義一個單獨的helper不需要互斥鎖保護的函數g：

// To be called with mu already held.
func g() {
    ... do some stuff ...
}

func G() {
    mu.Lock()
    g()
    mu.Unlock()
}

這種方式可以保證G始終在處於一致狀態時對受保護的資料進行操作，有效避免了風險與遞歸鎖相關。

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