并发：用AtomicU32 位操作手撸读写锁

在基于 Rust 实现轻量级读写锁（RwLock）时，通常会使用一个 AtomicU32 来统一管理所有的锁状态。为了避免占用多个原子变量带来的开销，我们可以将 32 位整型划分成不同的区域：

低 30 位（Bit 0 ~ Bit 29）：存放并发读者的计数器（支持最大约 10 亿读者）。
第 30 位（Bit 30）：WRITER_HOLDING，标记当前是否有写者正在持有锁。
第 31 位（Bit 31）：WRITER_WAITING，标记当前是否有写者在排队等待。

在这种设计下，我们需要针对状态中的特定某一位或某几位进行精确修改，而不破坏其他位的数据。Rust 的 AtomicU32 提供了多种原子操作方法来实现这一目标。

一、`fetch_or`：原子置位（特定位置 1）

方法机制：对当前原子值与传入的掩码执行按位或（|），写回结果并返回修改前的旧值。
位运算规律：
- 任何位与 1 做 | 运算，结果必为 1；
- 任何位与 0 做 | 运算，保持原样。

应用场景：写者排队标记

当写者准备获取锁时，第一步需要将 WRITER_WAITING 标志位置 1（阻断后续新读者的进入），同时不能影响已有的读者计数和写者持有状态。

// 仅将 WRITER_WAITING 对应的第 31 位置 1，其余 31 位保持不变
let old_state = self.state.fetch_or(WRITER_WAITING, Ordering::Release);

state(旧值)     = 0 0 0000...0000000110 (读者数=6)
WRITER_WAITING  = 1 0 0000...0000000000 (仅第31位为1)
────────────────────────────────────────────────────
state(新值)     = 1 0 0000...0000000110 (读者数=6，写者等待标志位=1)

二、`fetch_and`：原子清零（特定位置 0）

方法机制：对当前原子值与传入的掩码执行按位与（&），写回结果并返回修改前的旧值。
位运算规律：
- 任何位与 0 做 & 运算，结果必为 0；
- 任何位与 1 做 & 运算，保持原样。

应用场景：写锁释放

写者释放锁时，需要同时清除 WRITER_HOLDING 和可能存在的 WRITER_WAITING 标志位。我们可以通过对标志位做按位取反（!），构造出一个“目标位为 0、其余位均为 1”的掩码。

// WRITER_HOLDING | WRITER_WAITING  -> 第 30、31 位为 1
// !(...)                           -> 第 30、31 位为 0，低 30 位全为 1
self.state.fetch_and(!(WRITER_HOLDING | WRITER_WAITING), Ordering::Release);

state(旧值)     = 1 1 0000...0000000000 (写者持有 + 写者等待)
!MASK           = 0 0 1111...1111111111 (高2位为0，低30位全为1)
────────────────────────────────────────────────────
state(新值)     = 0 0 0000...0000000000 (标志位全部清零)

三、`fetch_add` 与 `fetch_sub`：读者计数器增减

方法机制：对原子变量进行加减法。
位运算规律：
读者计数存放在整型的低 30 位，且占据最低的连续区间。只要读者数量不溢出第 30 位，直接加减 1 就只会改变低 30 位的计数，高位的写者标志不会受到任何干扰。

应用场景：读者加锁与解锁

// 读者加锁：读者计数 +1
self.state.fetch_add(1, Ordering::Acquire);

// 读者释放锁：读者计数 -1
self.state.fetch_sub(1, Ordering::Release);

四、`compare_exchange`：条件式原子状态转移（CAS）

方法机制：比较并交换（Compare-And-Swap）。仅当当前状态等于预期值 current 时，才将其原子地更新为 new；如果在此期间状态被其他线程修改，则操作失败并返回最新的状态。

应用场景：精确的状态切换与竞争控制

当写者确认“读者数量已归零，且无其他写者持有锁”时，需要将等待状态转换为持有状态：

// 仅在当前状态仍为 WRITER_WAITING 时，将其切换为 WRITER_HOLDING
let result = self.state.compare_exchange(
    WRITER_WAITING,
    WRITER_HOLDING,
    Ordering::Acquire,
    Ordering::Relaxed,
);

CAS 同样适用于复杂的自旋重试循环，用于处理无法通过单一 fetch_* 完成的多字段联动修改。

五、方法对比与选用总结

原子方法	底层位运算 / 逻辑	作用	读写锁典型应用
`fetch_or(mask)`	`state \|= mask`	将掩码中为 `1` 的对应位置 `1`	标记写者等待（开启阻断）
`fetch_and(mask)`	`state &= mask`	将掩码中为 `0` 的对应位清 `0`	写锁释放（清除写标志）
`fetch_add(n)` / `fetch_sub(n)`	`state += n` / `state -= n`	对低位连续计数区进行增减	读者进出时的计数统计
`compare_exchange(cur, new)`	条件赋值：`if state == cur { state = new }`	依赖当前状态的原子状态切换	写者由“等待”转为“持有”

六、核心设计原则

在单一原子整数上进行多字段状态切分时，核心逻辑可以归纳为两点：

置位使用 fetch_or：构造目标位为 1、其余位为 0 的掩码；
清位使用 fetch_and：构造目标位为 0、其余位为 1 的掩码（通常用 !MASK 构造）。

这些原子操作由 CPU 硬件指令（如 LOCK XADD、LOCK CMPXCHG、LOCK BTS/BTR 等）提供底层支持，确保“读取-修改-写回”过程作为一个不可分割的整体执行，从而在无额外锁开销的前提下保证多线程安全。

一、fetch_or：原子置位（特定位置 1）