Go并發(fā)編程之美-CAS操作

摘要： 一、前言 go語言類似Java JUC包也提供了一些列用于多線程之間進(jìn)行同步的措施，比如低級的同步措施有 鎖、CAS、原子變量操作類。相比Java來說go提供了獨(dú)特的基于通道的同步措施。本節(jié)我們先來看看go中CAS操作 二、CAS操作 go中的Cas操作與java中類似，都是借用了CPU提供的原子性指令來實(shí)現(xiàn)。

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go語言類似Java JUC包也提供了一些列用于多線程之間進(jìn)行同步的措施，比如低級的同步措施有 鎖、CAS、原子變量操作類。相比Java來說go提供了獨(dú)特的基于通道的同步措施。本節(jié)我們先來看看go中CAS操作

go中的Cas操作與java中類似，都是借用了CPU提供的原子性指令來實(shí)現(xiàn)。CAS操作修改共享變量時(shí)候不需要對共享變量加鎖，而是通過類似樂觀鎖的方式進(jìn)行檢查，本質(zhì)還是不斷的占用CPU 資源換取加鎖帶來的開銷（比如上下文切換開銷）。下面一個(gè)例子使用CAS來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器

go中CAS操作具有原子性，在解決多線程操作共享變量安全上可以有效的減少使用鎖所帶來的開銷，但是這是使用cpu資源做交換的。

我簡單列舉了并發(fā)編程的大綱，需要詳細(xì)的私信“555”~~

go語言循環(huán)隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)

隊(duì)列的概念在 順序隊(duì)列 中，而使用循環(huán)隊(duì)列的目的主要是規(guī)避假溢出造成的空間浪費(fèi)，在使用循環(huán)隊(duì)列處理假溢出時(shí)，主要有三種解決方案

本文提供后兩種解決方案。

順序隊(duì)和循環(huán)隊(duì)列是一種特殊的線性表，與順序棧類似，都是使用一組地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存放自隊(duì)頭到隊(duì)尾的數(shù)據(jù)元素，同時(shí)附設(shè)隊(duì)頭(front)和隊(duì)尾(rear)兩個(gè)指針，但我們要明白一點(diǎn)，這個(gè)指針并不是指針變量，而是用來表示數(shù)組當(dāng)中元素下標(biāo)的位置。

本文使用切片來完成的循環(huán)隊(duì)列，由于一開始使用三個(gè)參數(shù)的make關(guān)鍵字創(chuàng)建切片，在輸出的結(jié)果中不包含nil值(看起來很舒服)，而且在驗(yàn)證的過程中發(fā)現(xiàn)使用append()函數(shù)時(shí)切片內(nèi)置的cap會(huì)發(fā)生變化，在消除了種種障礙后得到了一個(gè)四不像的循環(huán)隊(duì)列，即設(shè)置的指針是順序隊(duì)列的指針，但實(shí)際上進(jìn)行的操作是順序隊(duì)列的操作。最后是對make()函數(shù)和append()函數(shù)的一些使用體驗(yàn)和小結(jié)，隊(duì)列的應(yīng)用放在鏈隊(duì)好了。

官方描述(片段)

即切片是一個(gè)抽象層，底層是對數(shù)組的引用。

當(dāng)我們使用

構(gòu)建出來的切片的每個(gè)位置的值都被賦為interface類型的初始值nil，但是nil值也是有大小的。

而使用

來進(jìn)行初始化時(shí)，雖然生成的切片中不包含nil值，但是無法通過設(shè)置的指針變量來完成入隊(duì)和出隊(duì)的操作，只能使用append()函數(shù)來進(jìn)行操作

在go語言中，切片是一片連續(xù)的內(nèi)存空間加上長度與容量的標(biāo)識(shí)，比數(shù)組更為常用。使用 append 關(guān)鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作

正是基于此，在使用go語言完成循環(huán)隊(duì)列時(shí)，首先想到的就是使用make(type, len, cap)關(guān)鍵字方式完成切片初始化，然后使用append()函數(shù)來操作該切片，但這一方式出現(xiàn)了很多問題。在使用append()函數(shù)時(shí)，切片的cap可能會(huì)發(fā)生變化，用不好就會(huì)發(fā)生擴(kuò)容或收縮。最終造成的結(jié)果是一個(gè)四不像的結(jié)果，入隊(duì)和出隊(duì)操作變得與指針變量無關(guān)，失去了作為循環(huán)隊(duì)列的意義，用在順序隊(duì)列還算合適。

參考博客：

Go語言中的Nil

Golang之nil

Go 語言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Go語言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（上）

基本設(shè)計(jì)思路：

類型轉(zhuǎn)換、類型斷言、動(dòng)態(tài)派發(fā)。iface，eface。

反射對象具有的方法：

編譯優(yōu)化：

內(nèi)部實(shí)現(xiàn)：

實(shí)現(xiàn) Context 接口有以下幾個(gè)類型（空實(shí)現(xiàn)就忽略了）：

互斥鎖的控制邏輯：

設(shè)計(jì)思路：

（以上為寫被讀阻塞，下面是讀被寫阻塞）

總結(jié)，讀寫鎖的設(shè)計(jì)還是非常巧妙的：

設(shè)計(jì)思路：

WaitGroup 有三個(gè)暴露的函數(shù):

部件：

設(shè)計(jì)思路：

結(jié)構(gòu)：

Once 只暴露了一個(gè)方法：

實(shí)現(xiàn)：

三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

細(xì)節(jié)：

讓多協(xié)程任務(wù)的開始執(zhí)行時(shí)間可控（按順序或歸一）。（Context 是控制結(jié)束時(shí)間）

設(shè)計(jì)思路： 通過一個(gè)鎖和內(nèi)置的 notifyList 隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，Wait() 會(huì)生成票據(jù)，并將等待協(xié)程信息加入鏈表中，等待控制協(xié)程中發(fā)送信號通知一個(gè)（Signal()）或所有（Boardcast()）等待者（內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是通過票據(jù)通知的）來控制協(xié)程解除阻塞。

暴露四個(gè)函數(shù)：

實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：

部件：

包： golang.org/x/sync/errgroup

作用：開啟 func() error 函數(shù)簽名的協(xié)程，在同 Group 下協(xié)程并發(fā)執(zhí)行過程并收集首次 err 錯(cuò)誤。通過 Context 的傳入，還可以控制在首次 err 出現(xiàn)時(shí)就終止組內(nèi)各協(xié)程。

設(shè)計(jì)思路：

結(jié)構(gòu)：

暴露的方法：

實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：

注意問題：

包： "golang.org/x/sync/semaphore"

作用：排隊(duì)借資源（如錢，有借有還）的一種場景。此包相當(dāng)于對底層信號量的一種暴露。

設(shè)計(jì)思路：有一定數(shù)量的資源 Weight，每一個(gè) waiter 攜帶一個(gè) channel 和要借的數(shù)量 n。通過隊(duì)列排隊(duì)執(zhí)行借貸。

結(jié)構(gòu)：

暴露方法：

細(xì)節(jié)：

部件：

細(xì)節(jié)：

包： "golang.org/x/sync/singleflight"

作用：防擊穿。瞬時(shí)的相同請求只調(diào)用一次，response 被所有相同請求共享。

設(shè)計(jì)思路：按請求的 key 分組（一個(gè) *call 是一個(gè)組，用 map 映射存儲(chǔ)組），每個(gè)組只進(jìn)行一次訪問，組內(nèi)每個(gè)協(xié)程會(huì)獲得對應(yīng)結(jié)果的一個(gè)拷貝。

結(jié)構(gòu)：

邏輯：

細(xì)節(jié)：

部件：

如有錯(cuò)誤，請批評指正。

分享標(biāo)題：go語言鎖實(shí)列 golang鎖實(shí)現(xiàn)
標(biāo)題鏈接：http://jinyejixie.com/article46/ddcdchg.html

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