Libtask源码解析之如何理解锁

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libtask中其实不需要锁，因为libtask中协程是非抢占式的，不存在竞态条件。但是libtask还是实现了一套锁的机制。我们看一下这个锁机制的实现。首先我们看一下结构体。

struct QLock {     // 锁持有者     Task    *owner;     // 等待该锁的队列     Tasklist waiting; };

接着我们看一下锁的操作。

加锁

static int _qlock(QLock *l, int block) {         // 锁没有持有者，则置当前协程为持有者，直接返回，1表示加锁成功     if(l->owner == nil){         l->owner = taskrunning;         return 1;     }     // 非阻塞，则直接返回，0表示加锁失败     if(!block)         return 0;     // 插入等待锁队列     addtask(&l->waiting, taskrunning);     taskstate("qlock");     // 切换到其他协程     taskswitch();     // 切换回来时，如果持有锁的协程不是当前协程，则异常退出，因为只有持有锁才会被切换回来，见unqlock     if(l->owner != taskrunning){         fprint(2, "qlock: owner=%p self=%p oops\n", l->owner, taskrunning);         abort();     }     return 1; }

如果当前锁没有持有者，则当前协程X就变成锁的持有者，否则把协程X插入等待锁队列中，然后让出cpu，切换到其他协程。当后续锁被释放并被协程X持有时，协程X就会被唤醒继续持续。加锁可以分为阻塞和非阻塞两种模式。非阻塞就是加锁失败也不会切换协程。

// 阻塞式加锁 void qlock(QLock *l) {     _qlock(l, 1); }  // 非阻塞式加锁 int canqlock(QLock *l) {     return _qlock(l, 0); }

释放锁

接下来我们看一下释放锁的逻辑

// 释放锁 void qunlock(QLock *l) {     Task *ready;     // 锁并没有持有者，异常退出     if(l->owner == 0){         fprint(2, "qunlock: owner=0\n");         abort();     }     // 如果还有协程在等待该锁，则置为持有者，并且从等待队列中删除，然后修改状态为就绪并加入就绪队列     if((l->owner = ready = l->waiting.head) != nil){         deltask(&l->waiting, ready);         taskready(ready);     } }

当锁被释放时，如果还有协程在等待该锁，则从等待队列中摘取一个节点，然后变成锁的持有者并从等待队列中删除。最后插入就绪队列等待调度。以上是一种互斥锁的实现。下面我们再来看一下读写锁机制，读写锁也是互斥的，但是在某些情况下也可以共享。我们看一下读写锁的数据结构。

struct RWLock {     // 正在读的读者个数     int    readers;     // 当前正在写的写者，只有一个     Task    *writer;     // 等待读和写的队列     Tasklist rwaiting;     Tasklist wwaiting; };

接着我看一下加锁逻辑。

加读锁

// 加读锁 static int _rlock(RWLock *l, int block) {              if(l->writer == nil && l->wwaiting.head == nil){         l->readers++;         return 1;     }     // 非阻塞则直接返回     if(!block)         return 0;     // 插入等待读队列     addtask(&l->rwaiting, taskrunning);     taskstate("rlock");     // 切换上下文     taskswitch();     // 切换回来了，说明加锁成功     return 1; }

当且仅当没有正在写的写者和等待写的写者时，才能加读锁成功，否则根据加锁模式进行下一步处理，直接返回加锁失败或者插入等待队列，然后切换到其他协程。我们看到当有一个等待写的协程时(l->wwaiting.head  != nil)，则后续的读者就无法加锁成功，而是被插入等待队列，否则可能会引起写者饥饿。

加写锁

// 加写锁 static int _wlock(RWLock *l, int block) {         // 没有正在写并且没有正在读，则加锁成功，并置写者为当前协程     if(l->writer == nil && l->readers == 0){         l->writer = taskrunning;         return 1;     }     // 非阻塞则直接返回     if(!block)         return 0;     // 加入等待写队列     addtask(&l->wwaiting, taskrunning);     taskstate("wlock");     // 切换     taskswitch();     // 切换回来说明拿到锁了     return 1; }

当且仅当没有正在写的写者和没有正在读的读者时，才能加写锁成功。否则类似加读锁一样处理。

释放读锁

// 释放读锁 void runlock(RWLock *l) {     Task *t;     // 读者减一，如果等于0并且有等待写的协程，则队列第一个协程持有该锁     if(--l->readers == 0 && (t = l->wwaiting.head) != nil){         deltask(&l->wwaiting, t);         l->writer = t;         taskready(t);     } }

持有读锁，说明当前肯定没有正在写的写者，但是可能有等待写的写者和等待读的读者(因为有等待写的写者导致无法加锁成功)。当释放读锁时，如果还有其他读者，则其他读者可以继续持有锁，因为读者可以共享读锁，而写者保持原来状态。如果这时候没有读者但是有等待写的写者，则从队列中选择第一个节点成为锁的持有者，其他的写者则继续等待，因为写者不能共享写锁。

释放写锁

// 释放写锁 void wunlock(RWLock *l) {     Task *t;     // 没有正在写，异常退出     if(l->writer == nil){         fprint(2, "wunlock: not locked\n");         abort();     }     // 置空，没有协程正在写     l->writer = nil;     // 有正在读，异常退出，写的时候，是无法读的     if(l->readers != 0){         fprint(2, "wunlock: readers\n");         abort();     }     // 释放写锁时，优先让读者持有锁，因为读者可以共享持有锁，提高并发     // 读可以共享，把等待读的协程都加入就绪队列，并持有锁     while((t = l->rwaiting.head) != nil){         deltask(&l->rwaiting, t);         l->readers++;         taskready(t);     }     // 释放写锁时，如果又没有读者，并且有等待写的协程，则队列的第一个等待写的协程持有锁     if(l->readers == 0 && (t = l->wwaiting.head) != nil){         deltask(&l->wwaiting, t);         l->writer = t;         taskready(t);     } }

持有写锁，可能有等待写的写者和等待读的读者。这里是读者优先持有锁，因为读者可以共享持有锁，提高并发，如果没有读者，则再判断写者。

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