【Golang 面试题】每日 3 题（二十九）

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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享 Golang 面试中常见的面试题给大家~
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85. RWMutex 实现

sync.RWMutex 是 Go 语言标准库提供的一种读写锁，用于在多个 goroutine 同时访问共享资源时进行保护。与 sync.Mutex 类似，sync.RWMutex 也是通过互斥锁实现的，但是它允许多个 goroutine 同时获取读锁，而只允许一个 goroutine 获取写锁。

下面是一个简单的 sync.RWMutex 的实现示例：

type RWMutex struct {writerSem    chan struct{} // 写者用的信号量readerSem    chan struct{} // 读者用的信号量readerCount  int           // 当前持有读锁的goroutine数量writerCount  int           // 当前持有写锁的goroutine数量readerWait   int           // 正在等待读锁的goroutine数量writerWait   int           // 正在等待写锁的goroutine数量writerLocked bool          // 是否有goroutine持有写锁
}
func NewRWMutex() *RWMutex {return &RWMutex{writerSem: make(chan struct{}, 1),readerSem: make(chan struct{}, 1),}
}
// 获取读锁
func (m *RWMutex) RLock() {// 获取读锁的过程需要加锁m.writerSem <- struct{}{} // 防止写者获取锁m.readerSem <- struct{}{} // 获取读锁的信号量// 更新状态m.readerCount++if m.writerLocked || m.writerWait > 0 {m.readerWait++<-m.readerSem // 等待写者释放锁m.readerWait--}// 释放加锁时获取的信号量<-m.writerSem
}
// 释放读锁
func (m *RWMutex) RUnlock() {// 获取读锁的过程需要加锁m.writerSem <- struct{}{} // 防止写者获取锁// 更新状态m.readerCount--if m.readerCount == 0 && m.writerWait > 0 {<-m.writerSem // 优先唤醒写者}// 释放加锁时获取的信号量<-m.writerSem
}
// 获取写锁
func (m *RWMutex) Lock() {// 获取写锁的过程需要加锁m.writerSem <- struct{}{} // 防止其他写者获取锁m.writerWait++// 等待其他goroutine释放读锁或写锁for m.writerLocked || m.readerCount > 0 {<-m.readerSem}// 更新状态m.writerWait--m.writerLocked = true// 释放加锁时获取的信号量<-m.writerSem
}
// 释放写锁
func (m *RWMutex) Unlock() {// 获取写锁的过程需要加锁m.writerSem <- struct{}{}// 更新状态m.writerLocked = falseif m.writerWait > 0 {<-m.writerSem} else if m.readerWait > 0 {for i := 0; i < m.readerCount; i++ {m.readerSem <- struct{}{} // 优先唤醒读者}}// 释放加锁时获取的信号量<-m.writerSem
}

86. RWMutex 的实现中包含了什么内容？

在这个实现中，sync.RWMutex 包含以下成员：

• writerSem 和 readerSem：两个用于同步的信号量通道。写锁会在 writerSem 上等待，读锁会在 readerSem 上等待。
• readerCount 和 writerCount：当前持有读锁和写锁的 goroutine 数量。
• readerWait 和 writerWait：正在等待读锁和写锁的 goroutine 数量。
• writerLocked：标记当前是否有 goroutine 持有写锁。

在读锁和写锁获取和释放的过程中，都需要先获取 writerSem 信号量防止其他写者获取锁。获取读锁时还需要获取 readerSem 信号量，而获取写锁时需要等待其他 goroutine 释放读锁或写锁。

这个实现中有两个重要的细节：

• 优先唤醒写者：在释放读锁或写锁时，如果有正在等待的写锁 goroutine，应该优先唤醒它们，因为写锁的优先级更高。
• 读锁的等待问题：在等待读锁的 goroutine 中，如果有其他 goroutine 正在持有写锁或等待写锁，那么这些读锁 goroutine 应该等待写锁 goroutine 释放锁，避免因等待读锁而导致写锁饥饿。

87. RWMutex 注意事项

• RWMutex 是单写多读锁，该锁可以加多个读锁或者一个写锁。
• 读锁占用的情况下会阻止写，不会阻止读，多个 Goroutine 可以同时获取读锁。
• 写锁会阻止其他 Goroutine（无论读和写）进来，整个锁由该 Goroutine 独占。
• 适用于读多写少的场景。
• RWMutex 类型变量的零值是一个未锁定状态的互斥锁。
• RWMutex 在首次被使用之后就不能再被拷贝。
• RWMutex 的读锁或写锁在未锁定状态，解锁操作都会引发 panic。
• RWMutex 的一个写锁去锁定临界区的共享资源，如果临界区的共享资源已被（读锁或写锁）锁定，这个写锁操作的 goroutine 将被阻塞直到解锁。
• RWMutex 的读锁不要用于递归调用，比较容易产生死锁。
• RWMutex 的锁定状态与特定的 goroutine 没有关联。一个 goroutine 可以 RLock（Lock），另一个 goroutine 可以 RUnlock（Unlock）。
• 写锁被解锁后，所有因操作锁定读锁而被阻塞的 goroutine 会被唤醒，并都可以成功锁定读锁。
• 读锁被解锁后，在没有被其他读锁锁定的前提下，所有因操作锁定写锁而被阻塞的 Goroutine，其中等待时间最长的一个 Goroutine 会被唤醒。