原子操作&普通锁&读写锁

一:原子操作CAS(compare-and-swap)
原子操作分三步:读取addr的值,和old进行比较,如果相等,则将new赋值给*addr,他能保证这三步一起执行完成,叫原子操作也就是说它不能再分了,当有一个CPU在访问这块内容addr时,其他CPU就不能访问
func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)
TEXT ·CompareAndSwapUint64(SB),NOSPLIT,$-
MOVD addr+(FP), R3
MOVD old+(FP), R4
MOVD new+(FP), R5
SYNC
LDAR (R3), R6
CMP R6, R4
BNE (PC)
STDCCC R5, (R3)
BNE -(PC)
ISYNC
MOVD $, R3
MOVB R3, swapped+(FP)
RET
MOVB R0, swapped+(FP)
RET
 
二:普通锁
加锁(Mutex.Lock)
1:原子操作加锁:原子操作判断是否已经被加锁,如果没有加锁,原子操作加锁,直接返回,很快吗!
2:执行旋转锁:已经被加锁,判断是否可以执行旋转锁,执行旋转锁,原子判断是否可以加锁,若可以,加锁返回
3:当前G休眠等待被唤醒:在执行旋转锁期间,锁还是没释放,那就只能让当前协程休眠,等待被唤醒,当锁被释放后,当前G被唤醒继续执行
 
释放锁(Mutex.UnLock)
1:将加锁状态去掉,判断是否有等待的协程,如没有直接返回
2:若有等待协程,将状态设置成唤醒状态
3:唤醒一个等待协程
 
 
三:读写锁
读写锁基于普通锁实现
加写锁(RWMutex.Lock)
1:加普通锁
2:改读锁的数量readerCount -= 1 << 30
3:如果有正在读的锁,等待直到读锁完成,读写不能同时进行
 
释放写锁(RWMutex.UnLock)
1:改读锁的数量readerCount += 1 << 30,加锁的时候减了这么多,释放锁的时候加回来
2:如果readerCount>=  1 << 30,抛异常,释放没有加锁的锁
3:唤醒所有正在等待读的协程
4:释放普通锁
 
加读锁(RWMutex.RLock)
1:原子操作读锁数量加1,readerCount+=1
2:如果rederCount<0,说明有写功能正在执行,协程进入睡眠状态,等待写完之后被唤醒
3:如果没有正在执行的写锁,就完事了,整个加锁操作就只执行了一个原子操作,还是很快的
 
释放读锁(RWMutex.RUnLock)
1:原子操作读锁数量减1
2:如果读锁数量==-1,或==-1 << 30,说明释放了一个没有加读锁的锁,或者释放了一个正在写的锁,直接报错
3:如果有正在等待的写锁,唤醒它,否则整个释放读锁也就执行了一个原子操作
 
所以说,锁是基于原子操作的,原子操作保证了数据的一致性,读写锁基于普通锁来实现,对于一个写少读多的程序来说,读写锁会比普通锁快很多
 
加锁原理
1:先是CAS的方式尝试获取锁,如果获取到了,就锁住,并继续执行被锁住的代码,然后在释放锁
2:CAS没有拿到锁,就只能等待了,比如有10个协程(G)在等这个待锁,go并不是一把锁创建一个队列,而是默认创建251个队列,通过hash的方式将G加入队列,确保等待同一把锁的G在同一个队列,然后将当前G执行上下文信息保存到G.sched,下次就可以继续从这里执行,这样这个等待的G就这样被扔到队列中了,而不是将这个G状态改成等待状态等待被唤醒,G去睡觉了,P还得继续执行,于是会找一个P,继续执行
 
解锁原理
1:通过锁定位到对应的队列,所有等待这把锁的G都在这个队列中,查找是否有等待的G,没有就返回
2:有就将G状态改成可运行,并加入到运行队列,等待被调度
 
关于G调度请看我的这篇文章:go并发调度原理学习
 
 
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