C++ 并发开发 · 加锁规范

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核心原则：访问控制隔离锁的使用

层级	职责	备注
Public	获取锁、参数校验	禁止互相调用
Private	纯业务逻辑	内部不加锁

方法内部定义锁，同时调用另一个加锁方法会造成冲突，且无法追踪加锁状态。

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命名约定

前缀/后缀	示例	说明
_locked	updateBalanceLocked()	表明已在锁保护下
_internal	updateBalanceInternal()	内部方法
do_	doUpdateBalance()	底层执行方法

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同步前提声明

Public 方法

// Thread-safe: Acquires lock.

Private 方法（必须注释）

// REQUIRES: Caller must hold the lock.
// Note: This function is not thread-safe. Call it only from a locked context.

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最佳实践

原则	说明
持锁时间最小化	耗时操作放锁外，仅锁内做简单读写
使用 RAII 管理锁	std::lock_guard（C++11/14）或 std::scoped_lock（C++17）
禁止递归锁	锁与逻辑分离
简单计数器用 atomic	std::atomic
锁声明为 mutable	便于 const 成员函数访问保护数据
临界区越短越好	锁内不做 IO 或复杂计算

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调用约束

内部隔离

• Public 方法仅负责加锁和校验
• 核心逻辑下沉到 Private 方法
• 禁止 Public 方法之间互相调用

外部交互

• 模块 A 不持有锁时调用模块 B 的 Public 方法
• 跨模块流程由上层业务逻辑依次调用各模块

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缩小临界区

利用 RAII 特性，通过 代码块作用域 自动控制锁的持有时间。

模式：分阶段持锁

将一个操作拆分为多个阶段，每个阶段只在必要时持有锁：

void ConfigManager::Initialize(...) {
    // 阶段 1：短时间持锁，仅更新路径
    {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(m_mutex);
        if (m_isInitialized) return;
        m_userConfigPath = userConfigPath;
        m_defaultConfigPath = defaultConfigPath;
    }

    // 阶段 2：锁外执行耗时操作（调用 Private 内部方法）
    LoadAndMergeConfigs_Internal(...);

    // 阶段 3：短时间持锁，仅更新状态
    {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(m_mutex);
        m_isInitialized = true;
    }
}

核心要点

要点	说明
不手动释放锁	依赖 RAII，锁在代码块结束时自动释放
用作用域隔离	每个 { } 形成独立的临界区
耗时操作放锁外	文件读写、复杂计算等在锁外执行
多次短持 > 一次长持	减少锁竞争，提高并发能力