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Go語言線程安全之互斥鎖與讀寫鎖_Golang

作者：酷爾。 ? 更新時(shí)間： 2022-04-29 編程語言

前言：

單個(gè)線程時(shí)數(shù)據(jù)操作的只有一個(gè)線程,數(shù)據(jù)的修改也只有一個(gè)線程參與，數(shù)據(jù)相對來說是安全的,多線程時(shí)對數(shù)據(jù)操作的不止一個(gè)線程,所以同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時(shí)候難免紊亂

一、互斥鎖是什么？

1.概念

互斥鎖是為了并發(fā)的安全,在多個(gè)goroutine共同工作的時(shí)候,對于共享的數(shù)據(jù)十分不安全寫入時(shí)容易因?yàn)楦偁幵斐蓴?shù)據(jù)不必要的丟失。互斥鎖一般加在共享數(shù)據(jù)修改的地方。

2.未加鎖

  • 線程不安全,操作的全局變量會計(jì)算異常
package main

import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
)

var x int = 0

var wg sync.WaitGroup

func add() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?for i := 0; i < 5000; i++ {
?? ??? ?x++
?? ?}
}
func main() {
?? ?wg.Add(2)
?? ?go add()
?? ?go add()
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
}
/*
打印結(jié)果：(每次打印不一樣,正常的結(jié)果應(yīng)該是10000)
?? ?6051
?? ?5059
?? ?5748
?? ?10000
*/

3.加鎖之后

  • 線程安全,全局變量計(jì)算無異常
package main

import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
)

var x int = 0

var wg sync.WaitGroup

// 創(chuàng)建一個(gè)鎖對象
var lock sync.Mutex

func add() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?for i := 0; i < 5000; i++ {
?? ??? ?//加鎖
?? ??? ?lock.Lock()
?? ??? ?x++
?? ??? ?//解鎖
?? ??? ?lock.Unlock()
?? ?}
}
func main() {
?? ?wg.Add(2)
?? ?//開啟兩個(gè)線程
?? ?go add()
?? ?go add()
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
}
/*
打印結(jié)果：
?? ?全為10000
*/

二、讀寫鎖【效率革命】

1.為什么讀寫鎖效率高

使用鎖的時(shí)候，安全與效率往往需要互相轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的時(shí)候,只會進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀與寫。?而讀與讀之間可以同時(shí)進(jìn)行，讀與寫之間需要保證寫的時(shí)候不去讀。此時(shí)為了提高效率就發(fā)明讀寫鎖,在讀寫鎖機(jī)制下,安全沒有絲毫降低，但效率進(jìn)行了成倍的提升提升的效率在讀與寫操作次數(shù)差異越大時(shí)越明顯

2.使用方法

代碼如下（示例）：

package main

import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
?? ?"time"
)

var (
?? ?x ? ? ?= 0
?? ?rwlock sync.RWMutex
?? ?wg ? ? sync.WaitGroup
)

func write() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?rwlock.Lock()
?? ?x++
?? ?rwlock.Unlock()
}

func read() {
?? ?wg.Done()
?? ?//開啟讀鎖
?? ?rwlock.RLock()
?? ?fmt.Println(x)
?? ?//釋放讀鎖
?? ?rwlock.RUnlock()
}
func main() {
?? ?start := time.Now()
?? ?for i := 0; i < 100; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go write()
?? ?}
?? ?// time.Sleep(time.Second)
?? ?for i := 0; i < 10000; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go read()
?? ?}
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(time.Now().Sub(start))
}

三、sync.once

1.sync.once產(chǎn)生背景

?在多個(gè)goroutine中往往會由于線程不同步造成數(shù)據(jù)讀寫的沖突,特別是在進(jìn)行文件打開對象創(chuàng)建的時(shí)候，可能會造成向關(guān)閉的文件寫內(nèi)容，使用未初始化的對象，或者對一個(gè)對象進(jìn)行多次初始化。

2.sync.once機(jī)制概述

sync.once保證函數(shù)內(nèi)的代碼只執(zhí)行一次，?實(shí)現(xiàn)的機(jī)制是在once內(nèi)部有一個(gè)標(biāo)志位,在執(zhí)行代碼的時(shí)候執(zhí)行一次之后標(biāo)志位將置為1后續(xù)判斷標(biāo)志位,如果標(biāo)志位被改為1則無法再進(jìn)行操縱

3.sync.once注意點(diǎn)

?sync.Once.Do()傳進(jìn)去的函數(shù)參數(shù)無參無返，一個(gè)once對象只能執(zhí)行一次Do方法,向Do方法內(nèi)傳多個(gè)不同的函數(shù)時(shí)只能執(zhí)行第一個(gè)傳進(jìn)去的，傳進(jìn)去Do方法的函數(shù)無參無返,可以用函數(shù)閉包把需要的變量傳進(jìn)去

4.使用方法

  • ?一般結(jié)合并發(fā)使用,旨在對通道或文件只進(jìn)行一次關(guān)閉
func f2(a <-chan int, b chan<- int) {
?? ?for {
?? ??? ?x, ok := <-a
?? ??? ?if !ok {
?? ??? ??? ?break
?? ??? ?}
?? ??? ?fmt.Println(x)
?? ??? ?b <- x * 10
?? ?}
?? ?// 確保b通道只關(guān)閉一次
?? ?once.Do(func() {
?? ??? ?close(b)
?? ?})
}

四、atomic原子包操作

原子包將指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全的加減交換操作；?網(wǎng)上還有一大堆關(guān)于原子包的api感興趣的小伙伴可以自行百度,這里就不細(xì)細(xì)闡述了

package main

import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
?? ?"sync/atomic"
)

var x int64 = 0

var wg sync.WaitGroup

/*
?? ?原子操作是將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包枷鎖,直接通過指定的函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作
?? ?可以使用load讀取、store寫入、add修改、swap交換。
?? ?// 類似于讀取一個(gè)變量、對一個(gè)變量進(jìn)行賦值
*/
func addone() {
?? ?// 沒有加鎖進(jìn)行并發(fā)的話，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的情況
?? ?defer wg.Done()
?? ?// x++

?? ?// 不用加鎖也可以使用的行云流水
?? ?// 第一個(gè)參數(shù)是進(jìn)行操作的數(shù)據(jù),第二個(gè)是增加的步長
?? ?atomic.AddInt64(&x, 1)

}
func csf() {
?? ?// 進(jìn)行比較相等則將新值替換舊值
?? ?ok := atomic.CompareAndSwapInt64(&x, 100, 200)
?? ?fmt.Println(ok, x)
}

func main() {
?? ?for i := 0; i < 50000; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go addone()
?? ?}
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
?? ?x = 100
?? ?csf()
?? ?fmt.Println(123)
}

總結(jié)：
讀寫鎖區(qū)分讀者和寫者，而互斥鎖不區(qū)分 互斥鎖同一時(shí)間只允許一個(gè)線程訪問該對象，無論讀寫；讀寫鎖同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)寫者， 但是允許多個(gè)讀者同時(shí)讀對象。 聯(lián)系：讀寫鎖在獲取寫鎖的時(shí)候機(jī)制類似于互斥鎖。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/apple_51931783/article/details/122553203

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