使用场景

sync.Mutex提供了互斥锁，可以保证在同一时间段内，有且仅有一个goroutine持有锁和操作共享资源 。其余goroutine只有在互斥锁被释放 ，成功获取到锁之后，才能操作共享资源

对共享资源的操作其实可以分为两种：

• 读操作
  ，不会改变共享资源
• 写操作，会改变共享资源

在实际业务中，往往是读操作次数大于写操作次数，sync.Mutex提供的互斥锁
 ，不能支持并发的读操作 ，所以就有了sync.RWMutex

sync.RWMutex有以下特点：

• 在同一时间段，可以有多个goroutine获取到读锁
  ，即读共享
• 在同一时间段
  ，只能有一个goroutine获取到写锁，即写互斥
• 在同一时间段 ，只能存在读锁或写锁 ，即读写互斥

如何使用

RWMutex结构如下：

type RWMutex struct { n w Mutex // held if there are pending writersn writerSem uint32 // semaphore for writers to wait for completing readersn readerSem uint32 // semaphore for readers to wait for completing writersn readerCount int32 // number of pending readersn readerWait int32 // number of departing readersn}nn// RWMutex提供了以下几个方法n// 加读锁nfunc (rw *RWMutex) RLock() { }n// 解读锁nfunc (rw *RWMutex) RUnlock() { }n// 尝试加读锁nfunc (rw *RWMutex) TryRLock() bool { }n// 加写锁nfunc (rw *RWMutex) Lock() { }n// 解写锁nfunc (rw *RWMutex) Unlock() { }n// 尝试加写锁nfunc (rw *RWMutex) TryLock() bool { }n// 返回一个Locker接口nfunc (rw *RWMutex) RLocker() Locker { }

使用RWMutex进行读写锁演示代码：

func TestRWMutexLock(t *testing.T) { n var rw sync.RWMutexn var wg sync.WaitGroupn for i := 0; i < 5; i++ { n go func() { n wg.Add(1)n defer wg.Done()n // 读锁n rw.RLock()n defer rw.RUnlock()n time.Sleep(1 * time.Second)n fmt.Println("读操作")n }()n }nn for i := 0; i < 5; i++ { n go func() { n wg.Add(1)n defer wg.Done()n // 写锁n rw.Lock()n defer rw.Unlock()n time.Sleep(1 * time.Second)n fmt.Println("写操作")n }()n }n wg.Wait()n}

底层原理

字段含义

const rwmutexMaxReaders = 1 << 30nntype RWMutex struct { n w Mutex // held if there are pending writersn writerSem uint32 // semaphore for writers to wait for completing readersn readerSem uint32 // semaphore for readers to wait for completing writersn readerCount int32 // number of pending readersn readerWait int32 // number of departing readersn}

• rwmutexMaxReaders：表示RWMutex能接受的最大读操作数量，超过最大数量就会panic
• w
  ：互斥锁 ，用于实现互斥写操作
• writerSem：写操作信号量，用于写操作的阻塞和唤醒。当存在正在执行的读操作时 ，写操作会被阻塞；当读操作全部完成后，通过writerSem写操作信号量来唤醒写操作
• readerSem：读操作信号量 ，用于读操作的阻塞和唤醒。当存在正在执行的写操作时，读操作会被阻塞；当写操作完成后  ，通过readerSem读操作信号量唤醒读操作
• readerCount：正在执行的读操作数量
  ，当不存在写操作时
  ，从0开始计数，通过正数来表示；当存在写操作时 ，从负的rwmutexMaxReaders开始计数 ，通过负数来表示
• readerWait
  ：写操作等待读操作的数量，当执行Lock方法时，如果当前存在正在执行的读操作，会将正在执行的读操作数量记录在readerWait中 ，并阻塞写操作；当读操作执行完成后，会更新readerWait；当readerWait为0时 ，会唤醒写操作
• RWMutex具有写操作优先的特点 ，写操作发生时 ，只允许正在执行的读操作继续执行完成 ，后续新来的读操作都会被阻塞
  ，直到写操作完成后进行唤醒

Lock

func (rw *RWMutex) Lock() { n if race.Enabled { n _ = rw.w.staten race.Disable()n }n // 加锁 ，保证写操作互斥n rw.w.Lock()n // 将readerCount更新为负值，表示当前有写操作n // 当readerCount为负数时，新的读操作会被阻塞n // r表示当前正在执行的读操作数量n r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, -rwmutexMaxReaders) + rwmutexMaxReadersn // r != 0 表示当前存在正在执行的读操作n // 把当前正在执行的读操作数量更新到readerWait中n if r != 0 && atomic.AddInt32(&rw.readerWait, r) != 0 { n // 阻塞写操作，等待读操作执行完后唤醒n runtime_SemacquireMutex(&rw.writerSem, false, 0)n }n if race.Enabled { n race.Enable()n race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))n race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))n }n}

先通过Mutex进行加锁，保证写操作互斥

将readerCount更新为负值 ，表示当前有写操作
。当readerCount为负数时，新的读操作会被阻塞

若当前存在正在执行的读操作
，把当前正在执行的读操作数量更新到readerWait中

阻塞当前写操作，等待读操作执行完后唤醒

Unlock

func (rw *RWMutex) Unlock() { n if race.Enabled { n _ = rw.w.staten race.Release(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))n race.Disable()n }n // 将readerCount更新为正数 ，表示当前没有写操作n r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, rwmutexMaxReaders)n if r >= rwmutexMaxReaders { n race.Enable()n throw("sync: Unlock of unlocked RWMutex")n }n // 唤醒所有等待的读操作n for i := 0; i < int(r); i++ { n runtime_Semrelease(&rw.readerSem, false, 0)n }n // 释放锁n rw.w.Unlock()n if race.Enabled { n race.Enable()n }n}

将readerCount更新为正数，表示当前没有写操作

若存在等待的读操作 ，则唤醒所有等待的读操作

释放互斥锁

RLock

func (rw *RWMutex) RLock() { n if race.Enabled { n _ = rw.w.staten race.Disable()n }n // 原子更新readerCount+1，表示读操作数量+1n // 若readerCount+1为负数 ，表示当前存在写操作，读操作会被阻塞 ，等待写操作完成后被唤醒n if atomic.AddInt32(&rw.readerCount, 1) < 0 { n runtime_SemacquireMutex(&rw.readerSem, false, 0)n }n if race.Enabled { n race.Enable()n race.Acquire(unsafe.Pointer(&rw.readerSem))n }n}

原子更新readerCount+1 ，读操作数量+1

如果readerCount+1为负数 ，则表示当前存在写操作 ，此时需要加锁的读操作会被阻塞
，等待写操作完成后被唤醒

RUnlock

func (rw *RWMutex) RUnlock() { n if race.Enabled { n _ = rw.w.staten race.ReleaseMerge(unsafe.Pointer(&rw.writerSem))n race.Disable()n }n // 原子更新readerCount-1 ，表示读操作数量-1n // 若readerCount-1为负数，表示当前读操作阻塞了写操作 ，需要进行额外处理n if r := atomic.AddInt32(&rw.readerCount, -1); r < 0 { n // Outlined slow-path to allow the fast-path to be inlinedn rw.rUnlockSlow(r)n }n if race.Enabled { n race.Enable()n }n}nnfunc (rw *RWMutex) rUnlockSlow(r int32) { n if r+1 == 0 || r+1 == -rwmutexMaxReaders { n race.Enable()n throw("sync: RUnlock of unlocked RWMutex")n }n // 原子更新readerWait-1，表示阻塞写操作的读操作数量-1n // 当readerWait-1为0时，表示导致写操作阻塞的所有读操作都已经执行完成
，此时需要把阻塞的写操作唤醒n if atomic.AddInt32(&rw.readerWait, -1) == 0 { n runtime_Semrelease(&rw.writerSem, false, 1)n }n}

原子更新readerCount-1，表示读操作数量-1

若readerCount-1为负数，表示当前读操作阻塞了写操作，需要进行额外处理

原子更新readerWait-1，表示阻塞写操作的读操作数量-1

当readerWait-1为0时 ，表示导致写操作阻塞的所有读操作都已经执行完成，此时需要把阻塞的写操作唤醒