实现一个可重入的锁

实现一个可重入的锁

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虽然标准库 Mutex 不是可重入锁,但是如果我就是想要实现一个可重入锁,可以吗?

可以,那我们就自己实现一个。这里的关键就是,实现的锁要能记住当前是哪个 goroutine 持有这个锁。我来提供两个方案。

  1. 方案一:通过 hacker 的方式获取到 goroutine id,记录下获取锁的 goroutine id,它可以实现 Locker 接口。
  2. 方案二:调用 Lock/Unlock 方法时,由 goroutine 提供一个 token,用来标识它自己,而不是我们通过 hacker 的方式获取到 goroutine id,但是,这样一来,就不满足 Locker 接口了。

可重入锁(递归锁)解决了代码重入或者递归调用带来的死锁问题,同时它也带来了另一个好处,就是我们可以要求,只有持有锁的 goroutine 才能 unlock 这个锁。这也很容易实现,因为在上面这两个方案中,都已经记录了是哪一个 goroutine 持有这个锁。

下面我们具体来看这两个方案怎么实现。

方案一:goroutine id 获取 goroutine id 知道了如何获取 goroutine id,接下来就是最后的关键一步了,我们实现一个可以使用的可重入锁:

// RecursiveMutex 包装一个Mutex,实现可重入
type RecursiveMutex struct {
    sync.Mutex
    owner     int64 // 当前持有锁的goroutine id
    recursion int32 // 这个goroutine 重入的次数
}

func (m *RecursiveMutex) Lock() {
    gid := goid.Get()
    // 如果当前持有锁的goroutine就是这次调用的goroutine,说明是重入
    if atomic.LoadInt64(&m.owner) == gid {
        m.recursion++
        return
    }
    m.Mutex.Lock()
    // 获得锁的goroutine第一次调用,记录下它的goroutine id,调用次数加1
    atomic.StoreInt64(&m.owner, gid)
    m.recursion = 1
}

func (m *RecursiveMutex) Unlock() {
    gid := goid.Get()
    // 非持有锁的goroutine尝试释放锁,错误的使用
    if atomic.LoadInt64(&m.owner) != gid {
        panic(fmt.Sprintf("wrong the owner(%d): %d!", m.owner, gid))
    }
    // 调用次数减1
    m.recursion--
    if m.recursion != 0 { // 如果这个goroutine还没有完全释放,则直接返回
        return
    }
    // 此goroutine最后一次调用,需要释放锁
    atomic.StoreInt64(&m.owner, -1)
    m.Mutex.Unlock()
}

它相当于给 Mutex 打一个补丁,解决了记录锁的持有者的问题。可以看到,我们用 owner 字段,记录当前锁的拥有者 goroutine 的 id;recursion 是辅助字段,用于记录重入的次数。

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03|Mutex:4种易错场景大盘点