這篇文章主要介紹了詳解Golang互斥鎖內部實現,小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,也給大家做個參考。一起跟著小編過來看看吧
go語言提供了一種開箱即用的共享資源的方式,互斥鎖(sync.Mutex), sync.Mutex的零值表示一個沒有被鎖的,可以直接使用的,一個goroutine獲得互斥鎖後其他的goroutine只能等到這個gorutine釋放該互斥鎖,在Mutex結構中隻公開了兩個函數,分別是Lock和Unlock,在使用互斥鎖的時候非常簡單,本文並不闡述使用。
在使用sync.Mutex的時候千萬不要做值拷貝,因為這樣可能會導致鎖定失效。當我們打開我們的IDE時候跳到我們的sync.Mutex 程式碼中會發現它有如下的結構:
type Mutex struct { state int32 //互斥锁上锁状态枚举值如下所示 sema uint32 //信号量,向处于Gwaitting的G发送信号 } const ( mutexLocked = 1 << iota // 1 互斥锁是锁定的 mutexWoken // 2 唤醒锁 mutexWaiterShift = iota // 2 统计阻塞在这个互斥锁上的goroutine数目需要移位的数值 )
上面的state值分別為0(可用) 1(被鎖) 2~31等待隊列計數
下面是互斥鎖的源碼,這裡會有四個比較重要的方法需要提前解釋,分別是runtime_canSpin,runtime_doSpin, runtime_SemacquireMutex,runtime_Semrelease,
1、runtime_canSpin:比較保守的自旋,golang中自旋鎖並不會一直自旋下去,在runtime套件中runtime_canSpin方法做了一些限制,傳遞過來的iter大等於4或cpu核數小等於1,最大邏輯處理器大於1,至少有個本地的P佇列,且本機的P佇列可運作G佇列為空。
//go:linkname sync_runtime_canSpin sync.runtime_canSpin func sync_runtime_canSpin(i int) bool { if i >= active_spin || ncpu <= 1 || gomaxprocs <= int32(sched.npidle+sched.nmspinning)+1 { return false } if p := getg().m.p.ptr(); !runqempty(p) { return false } return true }
2、runtime_doSpin:會呼叫procyield函數,該函數也是組譯語言實作。函數內部循環呼叫PAUSE指令。 PAUSE指令什麼都不做,但是會消耗CPU時間,在執行PAUSE指令時,CPU不會對它做不必要的最佳化。
//go:linkname sync_runtime_doSpin sync.runtime_doSpin func sync_runtime_doSpin() { procyield(active_spin_cnt) }
3、runtime_SemacquireMutex:
//go:linkname sync_runtime_SemacquireMutex sync.runtime_SemacquireMutex func sync_runtime_SemacquireMutex(addr *uint32) { semacquire(addr, semaBlockProfile|semaMutexProfile) }
4、runtime_Semrelease:
//go:linkname sync_runtime_Semrelease sync.runtime_Semrelease func sync_runtime_Semrelease(addr *uint32) { semrelease(addr) } Mutex的Lock函数定义如下 func (m *Mutex) Lock() { //先使用CAS尝试获取锁 if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) { //这里是-race不需要管它 if race.Enabled { race.Acquire(unsafe.Pointer(m)) } //成功获取返回 return } awoke := false //循环标记 iter := 0 //循环计数器 for { old := m.state //获取当前锁状态 new := old | mutexLocked //将当前状态最后一位指定1 if old&mutexLocked != 0 { //如果所以被占用 if runtime_canSpin(iter) { //检查是否可以进入自旋锁 if !awoke && old&mutexWoken == 0 && old>>mutexWaiterShift != 0 && atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, old|mutexWoken) { //awoke标记为true awoke = true } //进入自旋状态 runtime_doSpin() iter++ continue } //没有获取到锁,当前G进入Gwaitting状态 new = old + 1<<mutexWaiterShift } if awoke { if new&mutexWoken == 0 { throw("sync: inconsistent mutex state") } //清除标记 new &^= mutexWoken } //更新状态 if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) { if old&mutexLocked == 0 { break } // 锁请求失败,进入休眠状态,等待信号唤醒后重新开始循环 runtime_SemacquireMutex(&m.sema) awoke = true iter = 0 } } if race.Enabled { race.Acquire(unsafe.Pointer(m)) } } Mutex的Unlock函数定义如下 func (m *Mutex) Unlock() { if race.Enabled { _ = m.state race.Release(unsafe.Pointer(m)) } // 移除标记 new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked) if (new+mutexLocked)&mutexLocked == 0 { throw("sync: unlock of unlocked mutex") } old := new for { //当休眠队列内的等待计数为0或者自旋状态计数器为0,退出 if old>>mutexWaiterShift == 0 || old&(mutexLocked|mutexWoken) != 0 { return } // 减少等待次数,添加清除标记 new = (old - 1<<mutexWaiterShift) | mutexWoken if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) { // 释放锁,发送释放信号 runtime_Semrelease(&m.sema) return } old = m.state } }
互斥鎖無衝突是最簡單的情況了,有衝突時,首先進行自旋,,因為大多數的Mutex保護的程式碼片段都很短,經過短暫的自旋就可以獲得;如果自旋等待無果,就只好透過信號量來讓當前Goroutine進入Gwaitting狀態。
以上是Golang互斥鎖內部實作的實例詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!