Go語言并發(fā)編程之互斥鎖Mutex和讀寫鎖RWMutex
在并發(fā)編程中，多個Goroutine訪問同一塊內(nèi)存資源時可能會出現(xiàn)競態(tài)條件，我們需要在臨界區(qū)中使用適當(dāng)?shù)耐讲僮鱽硪员苊飧倯B(tài)條件。Go 語言中提供了很多同步工具，本文將介紹互斥鎖Mutex和讀寫鎖RWMutex的使用方法。
一、互斥鎖Mutex
1、Mutex介紹
Go 語言的同步工具主要由 sync 包提供，互斥鎖 (Mutex) 與讀寫鎖 (RWMutex) 就是sync 包中的方法。
互斥鎖可以用來保護(hù)一個臨界區(qū)，保證同一時刻只有一個 goroutine 處于該臨界區(qū)內(nèi)。主要包括鎖定（Lock方法）和解鎖（Unlock方法）兩個操作，首先對進(jìn)入臨界區(qū)的goroutine進(jìn)行鎖定，離開時進(jìn)行解鎖。
使用互斥鎖 (Mutex)時要注意以下幾點(diǎn)：
- 不要重復(fù)鎖定互斥鎖，否則會阻塞，也可能會導(dǎo)致死鎖（
deadlock）； - 要對互斥鎖進(jìn)行解鎖，這也是為了避免重復(fù)鎖定；
- 不要對未鎖定或者已解鎖的互斥鎖解鎖；
- 不要在多個函數(shù)之間直接傳遞互斥鎖，
sync.Mutex類型屬于值類型，將它傳給一個函數(shù)時，會產(chǎn)生一個副本，在函數(shù)中對鎖的操作不會影響原鎖
總之，一個互斥鎖只用來保護(hù)一個臨界區(qū)，加鎖后記得解鎖，對于每一個鎖定操作，都要有且只有一個對應(yīng)的解鎖操作，也就是加鎖和解鎖要成對出現(xiàn)，最保險的做法時使用 defer語句 解鎖。
2、Mutex使用實(shí)例
下面的代碼模擬取錢和存錢操作：
package main
import (
"flag"
"fmt"
"sync"
)
var (
mutex sync.Mutex
balance int
protecting uint // 是否加鎖
sign = make(chan struct{}, 10) //通道，用于等待所有g(shù)oroutine
)
// 存錢
func deposit(value int) {
defer func() {
sign <- struct{}{}
}()
if protecting == 1 {
mutex.Lock()
defer mutex.Unlock()
}
fmt.Printf("余額: %d\n", balance)
balance += value
fmt.Printf("存 %d 后的余額: %d\n", value, balance)
fmt.Println()
}
// 取錢
func withdraw(value int) {
defer func() {
sign <- struct{}{}
}()
if protecting == 1 {
mutex.Lock()
defer mutex.Unlock()
}
fmt.Printf("余額: %d\n", balance)
balance -= value
fmt.Printf("取 %d 后的余額: %d\n", value, balance)
fmt.Println()
}
func main() {
for i:=0; i < 5; i++ {
go withdraw(500) // 取500
go deposit(500) // 存500
}
for i := 0; i < 10; i++ {
<-sign
}
fmt.Printf("當(dāng)前余額: %d\n", balance)
}
func init() {
balance = 1000 // 初始賬戶余額為1000
flag.UintVar(&protecting, "protecting", 0, "是否加鎖，0表示不加鎖，1表示加鎖")
}
上面的代碼中，使用了通道來讓主 goroutine 等待其他 goroutine 運(yùn)行結(jié)束，每個子goroutine在運(yùn)行結(jié)束之前向通道發(fā)送一個元素，主 goroutine 在最后從這個通道接收元素，接收次數(shù)與子goroutine個數(shù)相同。接收完后就會退出主goroutine。
代碼使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)多次（5次）對一個賬戶進(jìn)行存錢和取錢的操作，先來看不加鎖的情況：
余額: 1000 存 500 后的余額: 1500 余額: 1000 取 500 后的余額: 1000 余額: 1000 存 500 后的余額: 1500 余額: 1000 取 500 后的余額: 1000 余額: 1000 存 500 后的余額: 1500 余額: 1000 取 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 1000 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 1000 存 500 后的余額: 1000 當(dāng)前余額: 1000
可以看到出現(xiàn)了混亂，比如第二次1000的余額取500后還是1000，這種對同一資源的競爭出現(xiàn)了競態(tài)條件(Race Condition)。
下面來看加鎖的執(zhí)行結(jié)果：
余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 存 500 后的余額: 1500 余額: 1500 取 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 當(dāng)前余額: 1000
加鎖后就正常了。
下面介紹更細(xì)化的互斥鎖：讀/寫互斥鎖RWMutex。
二、讀寫鎖RWMutex
1、RWMutex介紹
讀/寫互斥鎖RWMutex包含了讀鎖和寫鎖，分別對共享資源的“讀操作”和“寫操作”進(jìn)行保護(hù)。sync.RWMutex類型中的Lock方法和Unlock方法分別用于對寫鎖進(jìn)行鎖定和解鎖，而它的RLock方法和RUnlock方法則分別用于對讀鎖進(jìn)行鎖定和解鎖。
有了互斥鎖Mutex，為什么還需要讀寫鎖呢？因?yàn)樵诤芏嗖l(fā)操作中，并發(fā)讀取占比很大，寫操作相對較少，讀寫鎖可以并發(fā)讀取，這樣可以提供服務(wù)性能。讀寫鎖具有以下特征：
| 讀寫鎖 | 讀鎖 | 寫鎖 |
|---|---|---|
| 讀鎖 | Yes | No |
| 寫鎖 | No | No |
也就是說，
- 如果某個共享資源受到讀鎖和寫鎖保護(hù)時，其它
goroutine不能進(jìn)行寫操作。換句話說就是讀寫操作和寫寫操作不能并行執(zhí)行，也就是讀寫互斥； - 受讀鎖保護(hù)時，可以同時進(jìn)行多個讀操作。
在使用讀寫鎖時，還需要注意：
- 不要對未鎖定的讀寫鎖解鎖；
- 對讀鎖不能使用寫鎖解鎖
- 對寫鎖不能使用讀鎖解鎖
2、RWMutex使用實(shí)例
改寫前面的取錢和存錢操作，添加查詢余額的方法：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
// account 代表計數(shù)器。
type account struct {
num uint // 操作次數(shù)
balance int // 余額
rwMu *sync.RWMutex // 讀寫鎖
}
var sign = make(chan struct{}, 15) //通道，用于等待所有g(shù)oroutine
// 查看余額：使用讀鎖
func (c *account) check() {
defer func() {
sign <- struct{}{}
}()
c.rwMu.RLock()
defer c.rwMu.RUnlock()
fmt.Printf("%d 次操作后的余額: %d\n", c.num, c.balance)
}
// 存錢：寫鎖
func (c *account) deposit(value int) {
defer func() {
sign <- struct{}{}
}()
c.rwMu.Lock()
defer c.rwMu.Unlock()
fmt.Printf("余額: %d\n", c.balance)
c.num += 1
c.balance += value
fmt.Printf("存 %d 后的余額: %d\n", value, c.balance)
fmt.Println()
}
// 取錢：寫鎖
func (c *account) withdraw(value int) {
defer func() {
sign <- struct{}{}
}()
c.rwMu.Lock()
defer c.rwMu.Unlock()
fmt.Printf("余額: %d\n", c.balance)
c.num += 1
c.balance -= value
fmt.Printf("取 %d 后的余額: %d\n", value, c.balance)
fmt.Println()
}
func main() {
c := account{0, 1000, new(sync.RWMutex)}
for i:=0; i < 5; i++ {
go c.withdraw(500) // 取500
go c.deposit(500) // 存500
go c.check()
}
for i := 0; i < 15; i++ {
<-sign
}
fmt.Printf("%d 次操作后的余額: %d\n", c.num, c.balance)
}
執(zhí)行結(jié)果：
余額: 1000 取 500 后的余額: 500 1 次操作后的余額: 500 1 次操作后的余額: 500 1 次操作后的余額: 500 1 次操作后的余額: 500 1 次操作后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 存 500 后的余額: 1500 余額: 1500 取 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 余額: 1000 取 500 后的余額: 500 余額: 500 存 500 后的余額: 1000 10 次操作后的余額: 1000
讀寫鎖和互斥鎖的不同之處在于讀寫鎖把對共享資源的讀操作和寫操作分開了，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的訪問控制。
總結(jié)：
讀寫鎖也是一種互斥鎖，它是互斥鎖的擴(kuò)展。在使用時需要注意：
- 加鎖后一定要解鎖
- 不要重復(fù)加鎖或者解鎖
- 不解鎖未鎖定的鎖
- 不要傳遞互斥鎖
到此這篇關(guān)于Go語言并發(fā)編程之互斥鎖Mutex和讀寫鎖RWMutex的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語言 Mutex RWMutex內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
這篇文章主要為大家介紹了探索分析Go?HTTP?GET請求發(fā)送body,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2023-11-11
GO語言創(chuàng)建錢包并遍歷錢包(wallet)的實(shí)現(xiàn)代碼
比特幣錢包實(shí)際上是一個密鑰對，當(dāng)你安裝 一個錢包應(yīng)用，或者是使用一個比特幣客戶端來生成一個新地址是，他就會為你生成一個密鑰對，今天通過本文給大家分享go語言遍歷錢包的相關(guān)知識，一起看看吧2021-05-05
Go緩沖channel和非緩沖channel的區(qū)別說明
這篇文章主要介紹了Go緩沖channel和非緩沖channel的區(qū)別說明，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2021-04-04
這篇文章主要介紹了Go語言中的if條件語句的使用,包括if...else語句以及相關(guān)嵌套,需要的朋友可以參考下2015-10-10
這篇文章主要介紹了golang之判斷元素是否在數(shù)組內(nèi)問題，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2020-12-12
golang組件swagger生成接口文檔實(shí)踐示例
這篇文章主要為大家介紹了golang組件swagger生成接口文檔實(shí)踐示例，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步早日升職加薪2022-04-04
Go通過SJSON實(shí)現(xiàn)動態(tài)修改JSON
在Go語言 json 處理領(lǐng)域,在 json 數(shù)據(jù)處理中,讀取與修改是兩個核心需求,本文我們就來看看如何使用SJSON進(jìn)行動態(tài)修改JSON吧,有需要的小伙伴可以了解下2025-03-03
Golang map實(shí)踐及實(shí)現(xiàn)原理解析
這篇文章主要介紹了Golang map實(shí)踐以及實(shí)現(xiàn)原理,Go 語言中，通過哈希查找表實(shí)現(xiàn) map，用鏈表法解決哈希沖突，本文結(jié)合實(shí)例代碼給大家介紹的非常詳細(xì)，需要的朋友參考下吧2022-06-06
golang 實(shí)現(xiàn)時間滑動窗口的示例代碼
滑動時間窗口就是把一段時間片分為多個樣本窗口，可以通過更細(xì)粒度對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，這篇文章主要介紹了golang 實(shí)現(xiàn)時間滑動窗口,需要的朋友可以參考下2022-10-10
深入理解Go Gin框架中間件的實(shí)現(xiàn)原理
在Go Gin框架中,中間件是一種在請求處理過程中插入的功能模塊,它可以用于處理請求的前置和后置邏輯,例如認(rèn)證、日志記錄、錯誤處理等,本文將給大家介紹一下Go Gin框架中間件的實(shí)現(xiàn)原理,需要的朋友可以參考下2023-09-09