sync.Once的底层实现


首先:保证变量仅被初始化一次,需要有个标志来判断变量是否已初始化过,若没有则需要初始化。

第二:线程安全,支持并发,无疑需要互斥锁来实现。

package sync

import (
    "sync/atomic"
)

type Once struct {
    done uint32
    m    Mutex
}

func (o *Once) Do(f func()) {
    if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
        // 快速路经检测,无锁情况下保证原子性和跨CPU可见性
        o.doSlow(f)
    }
}

func (o *Once) doSlow(f func()) {
    o.m.Lock()
    defer o.m.Unlock()
    if o.done == 0 { 
        // mutex 能保证解锁后其他协程对done的修改的可见性,所以不需要atomic方法
        defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
        f()
    }
}

为什么将 done 置为 Once 的第一个字段?

done 在热路径中,done 放在第一个字段,能够减少 CPU 指令,也就是说,这样做能够提升性能。

热路径(hot path)是程序非常频繁执行的一系列指令,sync.Once 绝大部分场景都会访问 o.done,在热路径上是比较好理解的,如果 hot path 编译后的机器码指令更少,更直接,必然是能够提升性能的。

为什么放在第一个字段就能够减少指令呢?因为结构体第一个字段的地址和结构体的指针是相同的,如果是第一个字段,直接对结构体的指针解引用即可。如果是其他的字段,除了结构体指针外,还需要计算与第一个值的偏移(calculate offset)。在机器码中,偏移量是随指令传递的附加值,CPU 需要做一次偏移值与指针的加法运算,才能获取要访问的值的地址。因为,访问第一个字段的机器代码更紧凑,速度更快。

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