Правильное использование атомарных операций в синхронизации Go.Once

В контексте реализации синхронизации Go.Once крайне важно понимать различие между обычным назначением и операциейatomic.StoreUint32 при установке флага выполнения.

Неправильная реализация

Изначально функция Do в Once.go использовала следующий подход:

if atomic.CompareAndSwapUint32(&o.done, 0, 1) {
    f()
}

Эта реализация не может гарантировать, что выполнение f будет завершено после возврата Do. Два одновременных вызова Do могут привести к тому, что первый вызов успешно вызовет f, а второй вызов вернется преждевременно, полагая, что f завершился, даже если это не так.

Операция атомарного хранилища

Чтобы решить эту проблему, Go использует операциюatomic.StoreUint32. В отличие от обычного присваивания,atomic.StoreUint32 обеспечивает видимость обновленного флага выполнения для других горутин.

Соображения модели памяти

Использование атомарных операций в синхронизации.Once в первую очередь не зависит от модели памяти базовой машины. Модель памяти Go действует как объединяющая абстракция, обеспечивающая согласованное поведение на разных аппаратных платформах, независимо от их конкретных моделей памяти.

Оптимизированный быстрый путь

Чтобы оптимизировать производительность, синхронизируйте .Once использует быстрый путь для распространенных сценариев, где флаг выполнения уже установлен. Этот быстрый путь использует атомный.LoadUint32 для проверки флага готовности без получения мьютекса. Если флаг установлен, функция возвращает результат немедленно.

Медленный путь с мьютексом и атомарным хранилищем

Когда быстрый путь терпит неудачу (т. е. параметр Done изначально не установлен), введен медленный путь. Мьютекс приобретается, чтобы гарантировать, что только один вызывающий объект может приступить к выполнению f. После завершения f используетсяatomic.StoreUint32 для установки флага выполнения, что делает его видимым для других горутинов.

Параллельное чтение

Даже если флаг выполнения установлен атомарно, это не делает параллельные чтения безопасными. Чтение флага за пределами защищенной критической секции требует использования атомного.LoadUint32. Однако прямое чтение внутри критического раздела безопасно благодаря мьютексу, обеспечивающему взаимное исключение.

Подводя итог, Go sync.Once использует атомный.StoreUint32 для обеспечения последовательной и видимой модификации флага выполнения, независимо от базовая память モデル и избежать гонок за данными. Комбинация атомарных операций и мьютексов обеспечивает как оптимизацию производительности, так и гарантии корректности.