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    Golang并发操作中常见的读写锁详析

    作者:ReganYue 时间:2021-09-13 18:02

    互斥锁简单粗暴,谁拿到谁操作。今天给大家介绍一下读写锁,读写锁比互斥锁略微复杂一些,不过我相信我们今天能够把他拿下!

    golang读写锁,其特征在于

    • 读锁:可以同时进行多个协程读操作,不允许写操作
    • 写锁:只允许同时有一个协程进行写操作,不允许其他写操作和读操作

    读写锁有两种模式。没错!一种是读模式,一种是写模式。当他为写模式的话,作用和互斥锁差不多,只允许有一个协程抢到这把锁,其他协程乖乖排队。但是读模式就不一样了,他允许你多个协程读,但是不能写。总结起来就是:

    • 仅读模式: 多协程可读不可写
    • 仅写模式: 单协程可写不可读

    在32位的操作系统中,针对int64类型的值的读和写操作都不可能仅由一个CPU指令来完成。如若一个写操作刚刚执行完第一个指令,就去进行另一个读的协程,这样就会读到一个错误的数据。

    下面看个例子吧:

    先看主函数:

    func main() {
        for i:=0;i<5;i++{
            wg06.Add(1)
            go write(i)
    ​
            wg06.Add(1)
            go read(i)
        }
        wg06.Wait()
    }
    

    每次开辟两条协程,一条协程执行写函数,另一条执行读函数。然后放入等待组。共开辟五次。

    在来看一看写函数

    func write(i int)  {
        //锁定为仅写模式,其他协程被阻塞
        rwm.Lock()
    ​
        fmt.Println(i,"writing...")
        <- time.After(10*time.Second)
        fmt.Println("write over!")
    ​
        rwm.Unlock()
        //解锁仅写模式
        wg06.Done()
    }
    

    这个Lock()就是执行读写锁的写模式,当这个模式进行时,只有这条协程能写,其他协程都被阻塞。Unlock()就是解锁这个仅锁模式,等待组中的其他协程不再被阻塞。

    再看一看读模式:

    func read(i int)  {
        rwm.RLock()
    ​
        fmt.Println(i,"reading...")
        <-time.After(10 * time.Second)
        fmt.Println(i,"read over!")
    ​
        rwm.RUnlock()
        wg06.Done()
    }
    

    RLock()就是执行读写锁的读模式,执行这个模式其他协程也能读,但是都不能写。

    如果程序运行,写协程先抢到锁,所有协程就不能读,只有这条写协程能写,其他人都等着。如果是读协程抢到锁,所以写协程就不可能了,但是读协程仍然可以抢。

    现在你知道我们应该什么时候使用读写锁了吗?

    在并发进行读写操作时,当读的次数远远超过写的次数的情况下,应该使用读写锁来进行读写并发操作。

    Golang读写锁底层原理

    在加读锁和写锁的工程中都使用atomic.AddInt32来进行递增,而该指令在底层是会通过LOCK来进行CPU总线加锁的,因此多个CPU同时执行readerCount其实只会有一个成功,从这上面看其实是写锁与读锁之间是相对公平的,谁先达到谁先被CPU调度执行,进行LOCK锁cache line成功,谁就加成功锁

    底层实现的CPU指令

    底层的2条指令,通过LOCK指令配合CPU的MESI协议,实现可见性和内存屏障,同时通过XADDL则用来保证原子性,从而解决可见性与原子性问题

    // atomic/asm_amd64.s TEXT runtime∕internal∕atomic·Xadd(SB)
        LOCK
        XADDL   AX, 0(BX)
    

    可见性与内存屏障、原子性, 其中可见性通常是指在cpu多级缓存下如何保证缓存的一致性,即在一个CPU上修改了了某个数据在其他的CPU上不会继续读取旧的数据,内存屏障通常是为了CPU为了提高流水线性能,而对指令进行重排序而来,而原子性则是指的执行某个操作的过程的不可分割

    总结

    jsjbwy
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