Analyse approfondie du mécanisme de mise en œuvre sous-jacent des verrous Golang

Explication détaillée des principes de mise en œuvre sous-jacents des verrous Golang, des exemples de code spécifiques sont requis

Vue d'ensemble :
La programmation simultanée est une partie très importante du développement logiciel moderne, et les verrous sont un mécanisme permettant d'obtenir un contrôle de concurrence. Dans Golang, le concept de verrous est largement utilisé en programmation concurrente. Cet article explorera en profondeur les principes de mise en œuvre sous-jacents des verrous Golang et fournira des exemples de code spécifiques.

1. Le principe de mise en œuvre sous-jacent du verrouillage mutex (Mutex)
   Le verrouillage Mutex est l'un des types de verrouillage les plus couramment utilisés dans Golang. Il utilise une structure de données sous-jacente sync.Mutex à implémenter.

Mutex est défini comme suit :

type Mutex struct {

state int32
sema  uint32

}

Parmi eux, state représente l'état du verrouillage mutex et sema représente un sémaphore, utilisé pour coordonner plusieurs coroutines afin d'obtenir une interaction mutuelle. .

Le code pour utiliser un verrou mutex pour la restriction de section critique est le suivant :

var counter int
var mutex sync.Mutex

func incrément() {

mutex.Lock()
counter++
mutex.Unlock()

}

Dans le code ci-dessus, le mutex de verrouillage mutex est utilisé. La section critique du compteur est restreinte pour garantir que le fonctionnement du compteur ne sera pas affecté par la concurrence.

Le principe de mise en œuvre sous-jacent du verrouillage mutex est basé sur le fonctionnement atomique et le mécanisme de sémaphore du système d'exploitation. Lorsqu'une coroutine appelle mutex.Lock(), elle tentera d'obtenir l'état du verrou mutex. Si le verrou mutex est actuellement déverrouillé, la coroutine définira son statut sur verrouillé et poursuivra l'exécution, sinon le verrou mutex sera déverrouillé. . La coroutine sera placée dans la file d'attente, en attendant que d'autres coroutines libèrent le verrou.

Lorsqu'une coroutine appelle mutex.Unlock(), elle libère l'état de verrouillage du mutex et réveille une coroutine dans la file d'attente. La coroutine éveillée peut tenter d'obtenir à nouveau le statut du mutex et poursuivre l'exécution.

2. Le principe de mise en œuvre sous-jacent du verrouillage en lecture-écriture (RWMutex)
   En plus des verrous mutex, Golang fournit également un type de verrouillage en lecture-écriture (RWMutex) pour obtenir un contrôle simultané de la lecture et de l'écriture de données entre plusieurs coroutines.

La définition de RWMutex est la suivante :

type RWMutex struct {

// 互斥锁，用于保护读写锁的读写操作
w Mutex

// 唤醒等待队列的信号量
writerSem uint32
readerSem uint32

// 等待的读协程数量
readerCount int32

// 等待的写协程数量
readerWait int32
writerWait int32

}

Le code utilisant le verrouillage en lecture-écriture pour la restriction de section critique est le suivant :

var counter int
var rwMutex sync.RWMutex

func read() {

rwMutex.RLock()
defer rwMutex.RUnlock()
// 读取counter的操作

}

func write() {

rwMutex.Lock()
defer rwMutex.Unlock()
// 更新counter的操作

}

Le principe d'implémentation sous-jacent du verrou en lecture-écriture est d'ajouter une file d'attente en lecture-écriture basée sur le verrou mutex. Lorsqu'une coroutine appelle rwMutex.RLock(), elle tente d'acquérir un verrou en lecture. Si aucune autre coroutine ne détient le verrou en écriture, la coroutine actuelle peut acquérir avec succès le verrou en lecture et continuer l'exécution, sinon la coroutine sera placée dans la file d'attente de lecture ;

Lorsqu'une coroutine appelle rwMutex.RUnlock(), elle libère le verrou de lecture et réveille les autres coroutines dans la file d'attente. La coroutine éveillée peut tenter à nouveau d'acquérir le verrou de lecture.

De même, lorsqu'une coroutine appelle rwMutex.Lock(), elle tentera d'acquérir le verrou en écriture. Si aucune autre coroutine ne détient de verrou en lecture ou en écriture, la coroutine actuelle peut acquérir avec succès le verrou en écriture et continuer l'exécution, sinon la coroutine sera placée dans la file d'attente d'écriture.

Lorsqu'une coroutine appelle rwMutex.Unlock(), elle libère le verrou en écriture et réveille les autres coroutines dans la file d'attente. La coroutine éveillée peut tenter à nouveau d'acquérir le verrou de lecture ou d'écriture.

Résumé :
Cet article présente en détail les principes d'implémentation sous-jacents des verrous Golang et fournit des exemples de code spécifiques de verrous mutex et de verrous en lecture-écriture. Le verrou mutex utilise le mécanisme de sémaphore sous-jacent pour réaliser un contrôle d'exclusion mutuelle de la section critique, tandis que le verrou en lecture-écriture ajoute une file d'attente de lecture-écriture sur la base du verrou mutex pour réaliser le contrôle des opérations de lecture et d'écriture entre plusieurs coroutines. . Contrôle de concurrence. Une compréhension approfondie des principes sous-jacents de mise en œuvre des verrous Golang est très importante pour écrire des programmes simultanés efficaces et corrects.

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