深入探秘Go底层原理：可重入锁与原子操作

后端

2023-11-25 18:46:15

Go 语言中的可重入锁和原子操作：并发编程的基石

引言

在现代软件开发中，编写并发程序的能力至关重要。Go 语言作为一种流行的并发编程语言，提供了一系列强大的机制来简化这一过程。其中两个最重要的概念是可重入锁和原子操作。本文将深入探讨这两个概念，解释它们的用途，并提供实际的代码示例。

可重入锁

什么是可重入锁？

可重入锁，也被称为递归锁，允许一个线程在外层方法获得锁后，在进入该线程的内层方法时仍然可以再次获得该锁。与一般的互斥锁不同，后者要求在释放锁之前不能再次获取该锁。

可重入锁的优点

递归算法的实现： 可重入锁允许在递归算法中避免死锁，因为同一个线程可以在不释放外层锁的情况下进入内层方法。
层次结构数据的保护： 在层次结构数据中，可重入锁可以防止死锁，因为父线程可以在获取父节点锁后获取子节点锁。

Go 语言中的可重入锁

Go 语言中实现可重入锁的类型为 sync.Mutex，它实现了 Locker 接口。Locker 接口提供了一个 Lock() 方法，用于获取锁。sync.Mutex 还提供了 Unlock() 方法，用于释放锁。

代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var lock sync.Mutex
    lock.Lock()
    fmt.Println("Outer lock acquired")

    lock.Lock()
    fmt.Println("Inner lock acquired")

    lock.Unlock()
    fmt.Println("Inner lock released")

    lock.Unlock()
    fmt.Println("Outer lock released")
}

原子操作

什么是原子操作？

原子操作是指处理器层面作为一个不可分割的单元执行的操作。它保证操作在执行过程中不会被中断，从而确保数据的完整性。原子操作通常用于多线程编程中，以保证共享数据的正确性。

Go 语言中的原子操作

Go 语言提供了原子操作包 sync/atomic，该包提供了多种原子操作函数，包括：

AddInt64()：原子地增加 int64 类型变量的值。
CompareAndSwapInt64()：原子地比较 int64 类型变量的值，如果相等，则将该变量的值设置为给定的值。
LoadInt64()：原子地读取 int64 类型变量的值。
StoreInt64()：原子地将给定的值存储到 int64 类型变量中。

代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var count int64

    // 使用原子操作递增 count
    atomic.AddInt64(&count, 1)

    // 使用原子操作读取 count 的值
    value := atomic.LoadInt64(&count)

    fmt.Println(value) // 输出：1
}