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Golang的鎖機制使用及說明_Golang

作者：@航空母艦 ? 更新時間： 2023-05-16 編程語言

golang中的鎖分為互斥鎖、讀寫鎖、原子鎖即原子操作。

在 Golang 里有專門的方法來實現鎖，就是 sync 包，這個包有兩個很重要的鎖類型。一個叫 Mutex， 利用它可以實現互斥鎖。

一個叫 RWMutex，利用它可以實現讀寫鎖。

  • 全局鎖 sync.Mutex，是同一時刻某一資源只能上一個鎖，此鎖具有排他性，上鎖后只能被此線程使用，直至解鎖。加鎖后即不能讀也不能寫。全局鎖是互斥鎖，即 sync.Mutex 是個互斥鎖。
  • 讀寫鎖 sync.RWMutex ，將使用者分為讀者和寫者兩個概念，支持同時多個讀者一起讀共享資源，但寫時只能有一個，并且在寫時不可以讀。理論上來說，sync.RWMutex 的 Lock() 也是個互斥鎖。

踩坑點

將上面的結論展開一下，更清晰得說（為避免理解偏差寧可嘮叨一些）：

  • sync.Mutex 的鎖是不可以嵌套使用的。
  • sync.RWMutex 的 mu.Lock() 是不可以嵌套的。
  • sync.RWMutex 的 mu.Lock() 中不可以嵌套 mu.RLock()。（這是個注意的地方）

否則，會 panic fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

var l sync.RWMutex
?
func lockAndRead() { // 可讀鎖內使用可讀鎖
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
?
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
}
?
func main() {
?? ?lockAndRead()
?? ?time.Sleep(5 * time.Second)
}

而將 lockAndRead 換為以下三種函數均會造成 panic：

func lockAndRead1() { // 全局鎖內使用全局鎖
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
?
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
}
?
func lockAndRead2() { // 全局鎖內使用可讀鎖
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock() // 由于 defer 是棧式執行，所以這兩個鎖是嵌套結構
?
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
}
?
func lockAndRead3() { // 可讀鎖內使用全局鎖
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
?
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
}

互斥鎖 Mutex

互斥鎖有兩個方法：加鎖、解鎖。

一個互斥鎖只能同時被一個 goroutine 鎖定，其它 goroutine 將阻塞直到互斥鎖被解鎖（重新爭搶對互斥鎖的鎖定）。

使用Lock加鎖后，不能再進行加鎖，只有當對其進行Unlock解鎖之后，才能對其加鎖。這個很好理解。

  • 如果對一個未加鎖的資源進行解鎖，會引發panic異常。
  • 可以在一個goroutine中對一個資源加鎖，而在另外一個goroutine中對該資源進行解鎖。
  • 不要在持有鎖的時候做 IO 操作。盡量只通過持有鎖來保護 IO 操作需要的資源而不是 IO 操作本身
func (m *Mutex) Lock()
func (m *Mutex) Unlock()

讀寫鎖 RWMutex

讀寫鎖有四個方法：讀的加鎖、解鎖，寫的加鎖、解鎖。

func ?(*RWMutex)Lock()
func (*RWMutex)Unlock()

和

func (*RWMutex)RLock()
func (*RWMutex)RUnlock()

RWMutex的使用主要事項

  • 1、讀鎖的時候無需等待讀鎖的結束
  • 2、讀鎖的時候要等待寫鎖的結束
  • 3、寫鎖的時候要等待讀鎖的結束
  • 4、寫鎖的時候要等待寫鎖的結束

謹防鎖拷貝

type MyMutex struct {
?? ?count int
?? ?sync.Mutex
}
?
func main() {
?? ?var mu MyMutex
?? ?mu.Lock()
?? ?var mu1 = mu
?? ?mu.count++
?? ?mu.Unlock()
?? ?mu1.Lock()
?? ?mu1.count++
?? ?mu1.Unlock()
?? ?fmt.Println(mu.count, mu1.count)
}

加鎖后復制變量，會將鎖的狀態也復制，所以 mu1 其實是已經加鎖狀態，再加鎖會死鎖

查看數據競爭

加上 -race 參數驗證數據競爭

以下代碼有什么問題，怎么解決？

func main() {
?? ?total, sum := 0, 0
?? ?for i := 1; i <= 10; i++ {
?? ??? ?sum += i
?? ??? ?go func() {
?? ??? ??? ?total += i
?? ??? ?}()
?? ?}
?? ?fmt.Printf("total:%d sum %d", total, sum)
}

該題的第二個考點：data race。

因為存在多 goroutine 同時寫 total 變量的問題，所以有數據競爭。

可以加上 -race 參數驗證

go run -race main.go
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x00c0001b4020 by goroutine 8:
? main.main.func1()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:12 +0x57
?
Previous write at 0x00c0001b4020 by main goroutine:
? main.main()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:9 +0x10b
?
Goroutine 8 (running) created at:
? main.main()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:11 +0xe7
==================

正確答案

package main
?
import (
? ? "sync/atomic"
? ? "sync"
? ? "fmt"
)
?
func main() {
? ? var wg sync.WaitGroup
? ? var total int64
? ? sum := 0
? ? for i := 1; i <= 10; i++ {
? ? ? ? wg.Add(1)
? ? ? ? sum += i
? ? ? ? go func(i int) {
? ? ? ? ? ? defer wg.Done()
? ? ? ? ? ? atomic.AddInt64(&total, int64(i))
? ? ? ? }(i)
? ? }
? ? wg.Wait()
?
? ? fmt.Printf("total:%d sum %d", total, sum)
}

總結

原文鏈接：https://blog.csdn.net/hudeyong926/article/details/126467118

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