Копирование мьютексов Go: сохраняйте идентичность блокировки вместе с защищаемым состоянием

Что это такое

Документация Go по sync указывает, что Mutex нельзя копировать после первого использования. Его отношение синхронизации связывает операции разблокировки и блокировки именно этого мьютекса. Поэтому структуре с мьютексом нужно соглашение о владении и передаче, сохраняющее идентичность объекта синхронизации на протяжении всего его активного времени жизни. Go sync Mutex

Почему это важно

Агент может добавить поле с мьютексом и вызовы блокировки, не проверив, как передаётся содержащий мьютекс объект. Получатель метода по значению или присваивание может нарушить задуманное правило единой блокировки. Предлагаемая проверка прослеживает объект через конструкторы, методы, коллекции и вспомогательные функции до анализа отдельных критических секций.

Как применять

• Определите состояние, защищаемое каждым мьютексом, и конкретный объект, содержащий этот мьютекс. Запишите инвариант: каждый доступ обязан использовать одну и ту же блокировку.
• Изучите получатели методов, параметры функций, возвращаемые значения и присваивания с участием содержащего мьютекс типа. Проверьте операции с контейнерами и переменные итерации, которые могут создавать копии значений.
• Выберите явное соглашение о владении — обычно это передача указателя на стабильного владельца — и согласуйте с ним API. Не предоставляйте удобную операцию копирования, противоречащую правилу жизненного цикла.
• Если вызывающим сторонам нужен снимок, создайте отдельный результат, содержащий только данные, удерживая соответствующую блокировку. Определите, какие значения копируются и остаются ли вложенные изменяемые данные общими.
• Предложите регрессионный тестовый пример, использующий реальные пути вспомогательных функций и контейнеров, которые раньше копировали владельца. Проверьте поведение общего состояния и запустите соответствующие статические проверки и проверки конкурентного выполнения, доступные в проекте.

Подводные камни

Один лишь получатель метода по указателю не предотвращает явное копирование в другом месте. Сохранение идентичности мьютекса также не устанавливает правильный порядок блокировок и не защищает обращения, пропускающие блокировку. Проверяйте копии до первого использования отдельно от запрещённых копий активного состояния; не полагайтесь на недокументированный контракт клонирования. Это предлагаемая проверка владения, и о результатах статического анализа или тестов на гонки здесь не заявляется.