互斥量的 golang 实现中是否存在竞争条件 m.state 是在没有原子函数的情况下读取的

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在golang中，如果两个goroutine读写一个没有互斥和原子的变量，可能会带来数据竞争情况。

使用命令 go run --race xxx.go 将检测比赛点。

而src/sync/mutex.go中mutex的实现使用以下代码

func (m *mutex) lock() {
   // fast path: grab unlocked mutex.
   if atomic.compareandswapint32(&m.state, 0, mutexlocked) {
       if race.enabled {
           race.acquire(unsafe.pointer(m))
       }
       return
   }

   var waitstarttime int64
   starving := false
   awoke := false
   iter := 0
   old := m.state     // this line confuse me !!!
       ......

代码 old := m.state 让我感到困惑，因为 m.state 是由不同的 goroutine 读写的。

以下函数测试明显存在竞争条件问题。但如果我把它放在 mutex.go 中，就不会检测到竞争条件。

# mutex.go
func test(){
    a := int32(1)
        go func(){
                atomic.compareandswapint32(&a, 1, 4)
        }()
        _ = a
}

如果将其放在其他包中，例如 src/os/exec.go，则会检测到条件竞争问题。

package main

import(
    "sync"
    "os"
)
func main(){
    sync.Test()        // race condition will not detect
    os.Test()          // race condition will detect
}

解决方案

首先，golang 源代码总是在变化，所以让我们确保我们正在寻找相同的东西。获取版本 1.12（位于

https://github.com/golang/go/blob/release-branch.go1.12/src/sync/mutex.go

正如你所说，锁定功能开始

func (m *Mutex) Lock() {
    // fast path where it will set the high order bit and return if not locked
    if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) {
        return
    }
    //reads value to decide on the lower order bits
    for {
        //if statements involving CompareAndSwaps on the lower order bits
    }
}

这个 compareandswap 是做什么的？它以原子方式查看该 int32，如果它为 0，则将其交换到 mutexlocked（上面定义为 const 的 1）并返回 true，表示已交换它。 然后它立即返回。这是它的快速路径。 goroutine 获得了锁，现在正在运行，可以开始运行它的受保护路径。

如果它已经是 1（mutexlocked），则不会交换它并返回 false（它没有交换它）。

然后它读取状态并进入一个循环，进行原子比较和交换以确定其行为方式。

可能的状态是什么？正如您从 const 块中看到的，锁定、唤醒和饥饿的组合。

现在，根据 goroutine 在等待列表上等待的时间，它将优先考虑何时再次检查互斥体现在是否空闲。

但还要注意，只有 unlock() 才能将 mutexlocked 位设置回 0。 在 lock() cas 循环中，唯一设置的位是饥饿位和唤醒位。是的，您可以有多个读取器，但在任何时候只能有一个写入器，并且该写入器是持有互斥锁并正在执行其受保护的写入器调用 unlock() 之前的路径。查看this article了解更多详情。

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