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2.深入解析 go 互斥锁 mutex 源码
3.C++ shared_mutex应用以及源码解析
4.Freertos(4)----信号量
5.Linux 内核 rcu(顺序) 锁实现原理与源码解析
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Java并发包下的码互类大多基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架实现,而AQS线程安全的斥量实现依赖于两个关键类:Unsafe和LockSupport。
其中,原理Unsafe主要提供CAS操作(关于CAS,互斥妖网捉妖指标源码在文章《读懂AtomicInteger源码(多线程专题)》中讲解过),量源LockSupport主要提供park/unpark操作。码互实际上,斥量park/unpark操作的原理最终调用还是基于Unsafe类,因此Unsafe类才是互斥核心。
Unsafe类的量源实现是由native关键字说明的,这意味着这个方法是码互原生函数,是斥量用C/C++语言实现的,并被编译成了DLL,原理由Java去调用。
park函数的作用是将当前调用线程阻塞,而unpark函数则是唤醒指定线程。
park是等待一个许可,unpark是为某线程提供一个许可。如果线程A调用park,除非另一个线程调用unpark(A)给A一个许可,否则线程A将阻塞在park操作上。每次调用一次park,需要有一个unpark来解锁。
并且,unpark可以先于park调用,但不管unpark先调用多少次,都只提供一个许可,不可叠加。只需要一次park来消费掉unpark带来的源码可以是十六进制码许可,再次调用会阻塞。
在Linux系统下,park和unpark是通过Posix线程库pthread中的mutex(互斥量)和condition(条件变量)来实现的。
简单来说,mutex和condition保护了一个叫_counter的信号量。当park时,这个变量被设置为0,当unpark时,这个变量被设置为1。当_counter=0时线程阻塞,当_counter>0时直接设为0并返回。
每个Java线程都有一个Parker实例,Parker类的部分源码如下:
由源码可知,Parker类继承于PlatformParker,实际上是用Posix的mutex和condition来实现的。Parker类里的_counter字段,就是用来记录park和unpark是否需要阻塞的标识。
具体的执行逻辑已经用注释标记在代码中,简要来说,就是检查_counter是不是大于0,如果是,则把_counter设置为0,返回。如果等于零,继续执行,阻塞等待。
unpark直接设置_counter为1,再unlock mutex返回。如果_counter之前的值是0,则还要调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的车削颤振叶瓣图源码线程。源码如下:
(如果不会下载JVM源码可以后台回复“jdk”,获得下载压缩包)
深入解析 go 互斥锁 mutex 源码
互斥锁是并发控制的基石,用于避免多线程竞争带来的数据不一致性问题。以加法运算为例,若不使用互斥锁,多个线程同时执行加法操作可能导致数据覆盖,结果不准确。互斥锁(Mutex)确保在同一时刻只有一个线程访问共享资源。
在互斥锁的源码解析中,我们关注几个核心问题:饥饿问题、性能优化、锁的创建与操作。
互斥锁通常会经历几代优化,以提升性能与公平性。例如,当一个线程在等待获取锁时,系统可能选择将锁直接分配给等待时间最长的线程(饥饿模式),以确保所有线程都有机会访问共享资源。在正常模式下,锁的分配遵循先入先出的原则,以提升性能。这些模式的选择和切换依赖于互斥锁内部的状态。
互斥锁的实现涉及位运算,如位与(&)、位或(|)、位异或(^)等操作。这些位操作用于管理锁的状态,如判断锁是否被持有、锁是否处于饥饿状态等。
在使用互斥锁时,生肖传说ol服务端源码需要注意几个常见错误:锁重入、锁拷贝和死锁。锁重入允许同一线程多次获取同一锁,无需阻塞。锁拷贝则涉及锁的复制,需确保复制时不破坏锁的状态。死锁是由于线程间循环等待资源而导致的僵局,需通过合理设计避免。
在并发编程中,正确使用互斥锁至关重要,需遵循“谁申请,谁释放”的原则,避免锁的不当释放导致的不可预期行为。对于更高级的锁机制,如自旋锁、阻塞锁和排他锁,它们在并发控制中发挥着不同的作用,提供了不同程度的性能优化和安全保证。
此外,信号量(semaphore)是一种常见的同步工具,用于协调并发操作。它提供了类似于互斥锁的功能,但允许更细粒度的控制,如允许多个读锁而只允许一个写锁。信号量的实现通常依赖于系统调用,如Linux的futex,或在Go中使用专门的同步库。
总体而言,互斥锁是并发编程中不可或缺的工具,正确理解和使用它们能够有效管理并发问题,哪里有网上祭奠源码下载呀确保程序的正确性和稳定性。
C++ shared_mutex应用以及源码解析
在实际应用中,处理并发问题是开发实践中的一大挑战。当多个线程同时访问同一资源时,数据竞态问题便随之而来。为了解决此问题,互斥量(mutex)应运而生,它允许同一时刻只有一个线程访问临界资源,实现资源访问的排他性。
当线程间的读写操作频率不一致时,常规的互斥量无法满足高效访问的需求。此时,共享互斥锁(shared_mutex)成为了解决方案,它允许多个线程同时读取资源,而写操作则需要独占资源。这尤其适用于读操作频繁而写操作不频繁的场景,能显著提升程序效率。
下面,我们通过代码实例来探讨共享互斥锁的使用。定义读写锁时,首先引入`std::shared_mutex`。通过`std::shared_lock`操作,可以以共享方式立即获取锁,或在构造时以独占方式上锁。锁的释放则在析构函数中完成。
三个线程的示例代码展示了读写操作的并发执行。运行结果显示,读操作线程得到的临界资源值准确无误,证明了共享互斥锁在读操作并发时的正确性。然而,读操作线程的输出显示了一定程度的混乱,这并非共享互斥锁的问题,而是输出流操作的并发性导致的。
深入源码解析,我们可以发现`std::shared_lock`和`std::unique_lock`的实现细节。两者均使用RAII技术进行锁管理,但共享锁允许以共享或独占方式获取锁,而独占锁仅允许独占获取。源码中展示了锁的上锁和解锁过程,以及内部状态管理,包括持有锁状态的判断和更新。
共享互斥锁的底层实现基于`shared_mutex_base`类,通过一组成员变量和API封装了锁的管理逻辑。尝试加锁和解锁过程体现了锁的非阻塞特性。在进行锁的释放时,需要考虑共享持有状态,确保锁的正确释放。
总结而言,共享互斥锁提供了高效且灵活的并发控制机制,适用于读操作频繁、写操作不频繁的场景。通过深入源码解析,我们能够更全面地理解锁的实现细节和工作原理,从而在实际开发中更加有效地应用共享互斥锁,解决并发问题。
Freertos(4)----信号量
Freertos中的二值信号量是一种用于任务间或任务与中断间同步的基本工具。它与互斥信号量类似,但不具备优先级继承机制。二值信号量的特点在于其队列仅有一项,意味着队列要么为空,要么已满,任务只需判断队列状态,无需关注具体消息内容。
以温湿度传感器为例,如果采集数据和刷新屏幕的周期不同步,可能会浪费CPU资源。通过使用二值信号量,传感器数据采集完成后才会触发屏幕刷新,确保数据的准确性并节省CPU资源。在操作中,任务会根据信号量队列状态进入阻塞或非阻塞状态。
Freertos通过在发送信号量时立即返回,避免了发送端和接收端的同步问题。创建二值信号量时,API与创建队列类似,只是设置消息数量为1,大小为0,类型为二值信号量队列。
计数信号量则更注重资源管理,允许多个任务访问,但限制任务总数。当超过限制时,后续任务会阻塞,直到有任务释放资源。这种机制就像多个人上厕所的比喻,确保了资源访问的有序性。
互斥信号量则提供了互斥和优先级继承特性,确保临界资源的独占访问,避免优先级翻转问题。在源码中,创建、释放和获取互斥信号量的过程同样体现了简化设计的理念。
递归互斥信号量允许任务多次获取并释放,但必须是成对操作,且同样具有优先级继承机制。递归互斥信号量的API和源码实现同样遵循这一原则。
Linux 内核 rcu(顺序) 锁实现原理与源码解析
RCU 的全称是 Read-Copy-Update,代表读取-复制-更新,作为 Linux 内核提供的一种免锁机制,它在锁实现方案中独树一帜。在面对自旋锁、互斥锁、信号量、读写锁、req 顺序锁等常规锁结构时,RCU 提供了另一种思路,追求在无需阻塞操作的前提下实现高效并发。
RCU 通过链表操作实现了读写分离。在读任务执行时,可以安全地读取链表中的节点。然而,若写任务在此期间修改或删除节点,则可能导致数据不一致问题。因此,RCU 采用先读取后复制、再更新的策略,实现无锁状态下的高效读取。这与 Copy-On-Write 技术相似,先复制一份数据,对副本进行修改,完成后将修改内容覆盖原数据,从而达到高效、无阻塞的操作。
图中展示了链表操作的细节,每个节点包含数据字段和 next 指针字段。在读任务读取节点 B 时,写任务 N 执行删除操作,导致 next 指针指向错误的节点,从而引发业务异常。此时,若采用互斥锁,则能够保证数据一致性,但系统性能会受到一定程度的影响。读写锁和 seq 锁虽然在一定程度上改善了性能,但仍存在一定的问题,如写者饥饿状态或读者阻塞。
RCU 的实现旨在避免以上问题,让读任务直接获取锁,无需像 seq 锁那样进行重试,也不像读写锁和互斥锁那样完全阻塞读操作。RCU 通过在读任务完成后再删除节点,实现先修改指针,保留副本,注册回调,等待读任务释放副本,最后删除副本的过程。这种机制使得读任务无需阻塞等待写任务,有效提高了系统性能。
内核源码中,RCU 通过 `rcu_assign_pointer` 修改指针,`synchronize_kernel` 等待所有读任务完成,而读任务则通过 `rcu_read_lock`、`rcu_read_unlock` 和 `rcu_dereference` 来上锁、解锁和获取引用值。这种设计在一定程度上借鉴了垃圾回收机制,通过写者修改引用并保留副本,待所有读任务完成后删除副本,从而实现高效、并发的操作。在 `rcu_read_lock` 中,禁止抢占确保了所有读任务完成后才释放锁,开启抢占,这为读任务提供了宽限期,等待所有任务完成。
总之,RCU 作为一种创新的锁实现机制,通过链表操作和读写分离策略,为 Linux 内核提供了一种高效、无阻塞的并发控制方式。其源码解析展示了如何通过内核函数实现读取-复制-更新的机制,以及如何通过宽限期确保数据一致性,从而在保证性能的同时,提供了一种优雅的并发控制解决方案。
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