Libtask源碼解析之如何理解鎖

這篇文章主要講解了“Libtask源碼解析之如何理解鎖”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Libtask源碼解析之如何理解鎖”吧！

libtask中其實(shí)不需要鎖，因?yàn)閘ibtask中協(xié)程是非搶占式的，不存在競(jìng)態(tài)條件。但是libtask還是實(shí)現(xiàn)了一套鎖的機(jī)制。我們看一下這個(gè)鎖機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。首先我們看一下結(jié)構(gòu)體。

struct QLock {     // 鎖持有者     Task    *owner;     // 等待該鎖的隊(duì)列     Tasklist waiting; };

接著我們看一下鎖的操作。

加鎖

static int _qlock(QLock *l, int block) {         // 鎖沒(méi)有持有者，則置當(dāng)前協(xié)程為持有者，直接返回，1表示加鎖成功     if(l->owner == nil){         l->owner = taskrunning;         return 1;     }     // 非阻塞，則直接返回，0表示加鎖失敗     if(!block)         return 0;     // 插入等待鎖隊(duì)列     addtask(&l->waiting, taskrunning);     taskstate("qlock");     // 切換到其他協(xié)程     taskswitch();     // 切換回來(lái)時(shí)，如果持有鎖的協(xié)程不是當(dāng)前協(xié)程，則異常退出，因?yàn)橹挥谐钟墟i才會(huì)被切換回來(lái)，見unqlock     if(l->owner != taskrunning){         fprint(2, "qlock: owner=%p self=%p oops\n", l->owner, taskrunning);         abort();     }     return 1; }

如果當(dāng)前鎖沒(méi)有持有者，則當(dāng)前協(xié)程X就變成鎖的持有者，否則把協(xié)程X插入等待鎖隊(duì)列中，然后讓出cpu，切換到其他協(xié)程。當(dāng)后續(xù)鎖被釋放并被協(xié)程X持有時(shí)，協(xié)程X就會(huì)被喚醒繼續(xù)持續(xù)。加鎖可以分為阻塞和非阻塞兩種模式。非阻塞就是加鎖失敗也不會(huì)切換協(xié)程。

// 阻塞式加鎖 void qlock(QLock *l) {     _qlock(l, 1); }  // 非阻塞式加鎖 int canqlock(QLock *l) {     return _qlock(l, 0); }

釋放鎖

接下來(lái)我們看一下釋放鎖的邏輯

// 釋放鎖 void qunlock(QLock *l) {     Task *ready;     // 鎖并沒(méi)有持有者，異常退出     if(l->owner == 0){         fprint(2, "qunlock: owner=0\n");         abort();     }     // 如果還有協(xié)程在等待該鎖，則置為持有者，并且從等待隊(duì)列中刪除，然后修改狀態(tài)為就緒并加入就緒隊(duì)列     if((l->owner = ready = l->waiting.head) != nil){         deltask(&l->waiting, ready);         taskready(ready);     } }

當(dāng)鎖被釋放時(shí)，如果還有協(xié)程在等待該鎖，則從等待隊(duì)列中摘取一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后變成鎖的持有者并從等待隊(duì)列中刪除。最后插入就緒隊(duì)列等待調(diào)度。以上是一種互斥鎖的實(shí)現(xiàn)。下面我們?cè)賮?lái)看一下讀寫鎖機(jī)制，讀寫鎖也是互斥的，但是在某些情況下也可以共享。我們看一下讀寫鎖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

struct RWLock {     // 正在讀的讀者個(gè)數(shù)     int    readers;     // 當(dāng)前正在寫的寫者，只有一個(gè)     Task    *writer;     // 等待讀和寫的隊(duì)列     Tasklist rwaiting;     Tasklist wwaiting; };

接著我看一下加鎖邏輯。

加讀鎖

// 加讀鎖 static int _rlock(RWLock *l, int block) {         /*         沒(méi)有正在寫并且沒(méi)有等待寫，則加鎖成功，并且讀者數(shù)加一     */     if(l->writer == nil && l->wwaiting.head == nil){         l->readers++;         return 1;     }     // 非阻塞則直接返回     if(!block)         return 0;     // 插入等待讀隊(duì)列     addtask(&l->rwaiting, taskrunning);     taskstate("rlock");     // 切換上下文     taskswitch();     // 切換回來(lái)了，說(shuō)明加鎖成功     return 1; }

當(dāng)且僅當(dāng)沒(méi)有正在寫的寫者和等待寫的寫者時(shí)，才能加讀鎖成功，否則根據(jù)加鎖模式進(jìn)行下一步處理，直接返回加鎖失敗或者插入等待隊(duì)列，然后切換到其他協(xié)程。我們看到當(dāng)有一個(gè)等待寫的協(xié)程時(shí)(l->wwaiting.head  != nil)，則后續(xù)的讀者就無(wú)法加鎖成功，而是被插入等待隊(duì)列，否則可能會(huì)引起寫者饑餓。

加寫鎖

// 加寫鎖 static int _wlock(RWLock *l, int block) {         // 沒(méi)有正在寫并且沒(méi)有正在讀，則加鎖成功，并置寫者為當(dāng)前協(xié)程     if(l->writer == nil && l->readers == 0){         l->writer = taskrunning;         return 1;     }     // 非阻塞則直接返回     if(!block)         return 0;     // 加入等待寫隊(duì)列     addtask(&l->wwaiting, taskrunning);     taskstate("wlock");     // 切換     taskswitch();     // 切換回來(lái)說(shuō)明拿到鎖了     return 1; }

當(dāng)且僅當(dāng)沒(méi)有正在寫的寫者和沒(méi)有正在讀的讀者時(shí)，才能加寫鎖成功。否則類似加讀鎖一樣處理。

釋放讀鎖

// 釋放讀鎖 void runlock(RWLock *l) {     Task *t;     // 讀者減一，如果等于0并且有等待寫的協(xié)程，則隊(duì)列第一個(gè)協(xié)程持有該鎖     if(--l->readers == 0 && (t = l->wwaiting.head) != nil){         deltask(&l->wwaiting, t);         l->writer = t;         taskready(t);     } }

持有讀鎖，說(shuō)明當(dāng)前肯定沒(méi)有正在寫的寫者，但是可能有等待寫的寫者和等待讀的讀者(因?yàn)橛械却龑懙膶懻邔?dǎo)致無(wú)法加鎖成功)。當(dāng)釋放讀鎖時(shí)，如果還有其他讀者，則其他讀者可以繼續(xù)持有鎖，因?yàn)樽x者可以共享讀鎖，而寫者保持原來(lái)狀態(tài)。如果這時(shí)候沒(méi)有讀者但是有等待寫的寫者，則從隊(duì)列中選擇第一個(gè)節(jié)點(diǎn)成為鎖的持有者，其他的寫者則繼續(xù)等待，因?yàn)閷懻卟荒芄蚕韺戞i。

釋放寫鎖

// 釋放寫鎖 void wunlock(RWLock *l) {     Task *t;     // 沒(méi)有正在寫，異常退出     if(l->writer == nil){         fprint(2, "wunlock: not locked\n");         abort();     }     // 置空，沒(méi)有協(xié)程正在寫     l->writer = nil;     // 有正在讀，異常退出，寫的時(shí)候，是無(wú)法讀的     if(l->readers != 0){         fprint(2, "wunlock: readers\n");         abort();     }     // 釋放寫鎖時(shí)，優(yōu)先讓讀者持有鎖，因?yàn)樽x者可以共享持有鎖，提高并發(fā)     // 讀可以共享，把等待讀的協(xié)程都加入就緒隊(duì)列，并持有鎖     while((t = l->rwaiting.head) != nil){         deltask(&l->rwaiting, t);         l->readers++;         taskready(t);     }     // 釋放寫鎖時(shí)，如果又沒(méi)有讀者，并且有等待寫的協(xié)程，則隊(duì)列的第一個(gè)等待寫的協(xié)程持有鎖     if(l->readers == 0 && (t = l->wwaiting.head) != nil){         deltask(&l->wwaiting, t);         l->writer = t;         taskready(t);     } }

持有寫鎖，可能有等待寫的寫者和等待讀的讀者。這里是讀者優(yōu)先持有鎖，因?yàn)樽x者可以共享持有鎖，提高并發(fā)，如果沒(méi)有讀者，則再判斷寫者。

感謝各位的閱讀，以上就是“Libtask源碼解析之如何理解鎖”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Libtask源碼解析之如何理解鎖這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！