读写锁

75 0 0

读写锁的特点:读和读不互斥，读和写是互斥的，写和写也是互斥的
原理:
const rwmutexMaxReaders = 1 << 30 ：获取读锁的协程的数量最多为2的30次方
type RWMutex struct {
w Mutex // 互斥锁，获取写锁的时候，写协程先获取互斥锁，防止其它协程抢夺，每次只允许一个协程获取写锁
写协程获取互斥锁后和读协程按照先后顺序运行
writerSem uint32 // 写协程的信号，一个写协程在上面等待
readerSem uint32 // 读协程的信号，多个读协程在上面等待
readerCount atomic.Int32 // 读的协程的数量，是一个32位的原子数，是一个正数，也可能是一个负数
获取读锁的协程，该协程称为为读协程，加读锁过程:先对readerCount加1，如果+1后结果小于0就说明有一个写协程对其减少了rwmutexMaxReaders，此时，该读协程将进入等待队列进行等待，直到写协程完成，写协程完成后会对其加rwmutexMaxReaders得到一个数r，如果r等于0，说明没有等待的读协程。如果大于0，说明有r个读协程在等待，需要一一唤醒，等唤醒完成后需要解除互斥锁，允许其它协程获取写锁.
读协程解锁的过程:先对readerCount减少一，如果减少一之后小于0，说明有一个写的协程在等待，这个时候需要将readerWait(正在运行的读协程的数量，也就是写协程等待前正在运行的读协程的数量)减少1，当最后一个正读协程解锁后，就会唤醒等待的写协程。
写协程的加锁过程:先获取互斥锁，只能允许一个协程进入，此时该协程称为写协程，写协程首先将readerCount减去rwmutexMaxReaders。获取一个新值z，将z与rwmutexMaxReaders得到数字m。
当m大于0时，说明在该写协程之前有m个读协程正在运行，需要等待这m个读协程运行完。此时该协程需要将readerWait设置为m，等待唤醒。唤醒过程就是读协程的解锁过程
当m等于0时，该写协程获取写锁成功
写协程的解锁过程:readerCount先加上rwmutexMaxReaders，如果返回的值r大于0，说明在写协程之后，有几个读协程正在等待，此时需要将其一一唤醒，然后再释放掉互斥锁
readerWait atomic.Int32 // 写协程需要等待这些读协程全部完成，当最后一个读协程完成之后，就会唤醒等待的写协程
}

读协程获取锁的过程:对readerCount加1，如果小于0，说明写协程在它之前运行，需要等待写协程运行完

func (rw *RWMutex) RLock() {
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.Disable()
    }
    if rw.readerCount.Add(1) < 0 {
        // A writer is pending, wait for it.
        runtime_SemacquireRWMutexR(&rw.readerSem, false, 0)
    }
    if race.Enabled {
        race.Enable()
        race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
    }
}

读协程解锁的过程:
将readerCount减少1，如果结果小于0，说明有一个写协程在等待，这个时候需要等最后一个读协程运行完，将写协程唤醒

func (rw *RWMutex) RUnlock() {
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.ReleaseMerge(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))
        race.Disable()
    }
    if r := rw.readerCount.Add(-1); r < 0 {
        // Outlined slow-path to allow the fast-path to be inlined
        rw.rUnlockSlow(r)
    }
    if race.Enabled {
        race.Enable()
    }
}

func (rw *RWMutex) rUnlockSlow(r int32) {
    if r+1 == 0 || r+1 == -rwmutexMaxReaders {
        race.Enable()
        fatal("sync: RUnlock of unlocked RWMutex")
    }
    // A writer is pending.
    if rw.readerWait.Add(-1) == 0 {
        // The last reader unblocks the writer.
        runtime_Semrelease(&rw.writerSem, false, 1)
    }
}

写协程加锁的过程:先获取互斥锁，然后将readerCount减少rwmutexMaxReaders，再判断在它之前有多少个读协程正在运行，如果没有读协程正在运行，那么它将运行，否则将readerWait设置为需要等待的读协程数量，然后进入等待状态，等最后一个读协程运行完，将其唤醒

func (rw *RWMutex) Lock() {
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.Disable()
    }
    // First, resolve competition with other writers.
    rw.w.Lock()
    // Announce to readers there is a pending writer.
    r := rw.readerCount.Add(-rwmutexMaxReaders) + rwmutexMaxReaders
    // Wait for active readers.
    if r != 0 && rw.readerWait.Add(r) != 0 {
        runtime_SemacquireRWMutex(&rw.writerSem, false, 0)
    }
    if race.Enabled {
        race.Enable()
        race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
        race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))
    }
}

写协程解锁的过程:先对readerCount加上rwmutexMaxReaders，如果结果大于或者等于rwmutexMaxReaders，就说明解锁了多次，需要panic。假如大于0小于 rwmutexMaxReaders，就说明有读协程在等待，需要一一唤醒，等唤醒后，需要释放互斥锁

func (rw *RWMutex) Unlock() {
    if race.Enabled {
        _ = rw.w.state
        race.Release(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))
        race.Disable()
    }

    // Announce to readers there is no active writer.
    r := rw.readerCount.Add(rwmutexMaxReaders)
    if r >= rwmutexMaxReaders {
        race.Enable()
        fatal("sync: Unlock of unlocked RWMutex")
    }
    // Unblock blocked readers, if any.
    for i := 0; i < int(r); i++ {
        runtime_Semrelease(&rw.readerSem, false, 0)
    }
    // Allow other writers to proceed.
    rw.w.Unlock()
    if race.Enabled {
        race.Enable()
    }
}

注意:无论是读锁还是写锁只能释放一次，否则会发生panic。所以为了避免重复释放，最好使用defer进行释放

# 随笔