Wie sperrt ein Mutex Zielressourcen in einer Multithread-Umgebung?

Mutex Lock Targeting: Eine genauere Untersuchung

In Multithread-Umgebungen spielen Mutexe eine entscheidende Rolle bei der Koordinierung des Zugriffs auf gemeinsam genutzte Ressourcen und stellen sicher Datenintegrität und Verhinderung von Race Conditions. Allerdings kann es ein entscheidender Schritt bei der Beherrschung der Parallelität sein, zu verstehen, wie ein Mutex bestimmt, welche Variablen er sperrt.

Betrachten Sie den folgenden Beispielcode:

<code class="go">var state = make(map[int]int)
var mutex = &sync.Mutex{}
var readOps uint64
var writeOps uint64

// Start 100 goroutines to perform repeated reads on state
for r := 0; r < 100; r++ {
    go func() {
        total := 0
        for {
            key := rand.Intn(5)
            mutex.Lock()
            total += state[key]
            mutex.Unlock()
            atomic.AddUint64(&readOps, 1)

            time.Sleep(time.Millisecond)
        }
    }()
}</code>

Trotz seiner Einfachheit wirft dieser Code Fragen auf wie der Mutex weiß, welche Variablen gesperrt werden sollen. Traditionell sind Mutexe mit dem Sperren bestimmter Variablen verbunden, aber in diesem Beispiel scheint es eine Trennung zwischen dem Mutex und den zugrunde liegenden Daten zu geben, die er schützt.

Der Schlüssel zum Verständnis dieses Verhaltens liegt darin, zu erkennen, dass ein Mutex sperrt Zugriff auf eine Ressource, nicht auf eine Variable. Das bedeutet, dass jede Goroutine, die versucht, auf die durch den Mutex geschützte Ressource zuzugreifen, zuerst die Sperre erwerben muss.

Im Beispielcode synchronisiert der Mutex den Zugriff auf die Zustandskarte. Da die Goroutinen die Zustandskarte lesen und ändern, müssen sie den Mutex erwerben, bevor sie irgendwelche Operationen darauf ausführen. Der Erwerb des Mutex stellt sicher, dass immer nur eine Goroutine auf die Zustandskarte zugreifen kann, wodurch gleichzeitige Änderungen verhindert und die Datenintegrität gewahrt bleibt.

Mutexe sperren daher zwar bestimmte Variablen nicht direkt, bieten aber einen Mechanismus dazu Kontrollieren Sie den Zugriff auf Ressourcen, einschließlich gemeinsam genutzter Variablen wie Karten oder Datenstrukturen. Durch den Erwerb des Mutex vor dem Zugriff auf eine gemeinsam genutzte Ressource können Programmierer Race Conditions wirksam verhindern und die Konsistenz ihres Codes sicherstellen.

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