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golang中sync.Map并發(fā)創(chuàng)建、讀取問題實(shí)戰(zhàn)記錄

更新時(shí)間：2018年07月12日 09:45:35 作者：cunfate

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于golang中sync.Map并發(fā)創(chuàng)建、讀取問題的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

背景：

我們有一個(gè)用go做的項(xiàng)目，其中用到了zmq4進(jìn)行通信，一個(gè)簡單的rpc過程，早期遠(yuǎn)端是使用一個(gè)map去做ip和具體socket的映射。

問題

大概是這樣

struct SocketMap {
 sync.Mutex
 sockets map[string]*zmq4.Socket
}

然后調(diào)用的時(shí)候的代碼大概就是這樣的：

func (pushList *SocketMap) push(ip string, data []byte) {
 pushList.Lock()
 defer pushList.UnLock()
 socket := pushList.sockets[string]
 if socket == nil {
 socket := zmq4.NewSocket()
 //do some initial operation like connect
 pushList.sockets[ip] = socket
 }
 socket.Send(data)
}

相信大家都能看出問題：當(dāng)push被并發(fā)訪問的時(shí)候（事實(shí)上push會(huì)經(jīng)常被并發(fā)訪問），由于這把大鎖的存在，同時(shí)只能有一個(gè)協(xié)程在臨界區(qū)工作，效率是會(huì)被大大降低的。

解決方案：會(huì)帶來crash的優(yōu)化

所以我們決定使用sync.Map來替代這個(gè)設(shè)計(jì)，然后出了第一版代碼，寫的非常簡單，只做了簡單的替換：

struct SocketMap {
 sockets sync.Map
}

func (pushList *SocketMap) push(ip string, data []byte) {
 var socket *zmq4.Socket 
 socketInter, ok = pushList.sockets.Load(ip)
 if !ok {
 socket = zmq4.NewSocket()
 //do some initial operation like connect
 pushList.sockets.Store(ip, socket)
 } else {
 socket = socketInter.(*zmq4.Socket)
 }
 socket.Send(data)
}

乍一看似乎沒什么問題？但是跑起來總是爆炸，然后一看log，提示有個(gè)非法地址。后來在github上才看到，zmq4.Socket不是線程安全的。上面的代碼恰恰會(huì)造成多個(gè)線程同時(shí)拿到socket實(shí)例，然后就crash了。

解決方案2：加一把鎖也擋不住的沖突

然后怎么辦呢？看來也只能加鎖了，不過這次加鎖不能加到整個(gè)map上，否則還會(huì)有性能問題，那就考慮減小鎖的粒度吧，使用鎖包裝socket。這個(gè)時(shí)候我們的代碼也就呼之欲出了：

struct SocketMutex{
 sync.Mutex
 socket *zmq4.Socket
}
struct SocketMap {
 sockets sync.Map
}

func (pushList *SocketMap) push(ip string, data []byte) {
 var socket *SocketMutex 
 socketInter, ok = pushList.sockets.Load(ip)
 if !ok {
 socket = &{
  socket: zmq4.NewSocket()
 }
 //do some initial operation like connect
 pushList.sockets.Store(ip, newSocket)
 } else {
 socket = socketInter.(*SocketMutex)
 }
 socket.Lock()
 defer socket.Unlock()
 socket.socket.Send(data)
}

但是這樣還是有問題，相信經(jīng)驗(yàn)比較豐富的老哥一眼就能看出來，問題處在socketInter, ok = pushList.sockets.Load(ip)這行代碼上，如果map中沒有這個(gè)值，且有多個(gè)協(xié)程同時(shí)訪問到這行代碼，顯然這幾個(gè)協(xié)程的ok都會(huì)置為false，然后都進(jìn)入第一個(gè)if代碼塊，創(chuàng)建多個(gè)socket實(shí)例，并且爭相覆蓋原有值。

單純解決這個(gè)問題也很簡單，就是使用sync.Map.LoadOrStore(key interface{}, value interface{}) (v interface{}, loaded bool)這個(gè)api，來原子地去做讀寫。

然而這還沒完，我們的寫入新值的操作不光是調(diào)用一個(gè)api創(chuàng)建socket就完了，還要有一系列的初始化操作，我們必須保證在初始化完成之前，其他通過Load拿到這個(gè)實(shí)例的協(xié)程無法真正訪問socket實(shí)例。

這時(shí)候顯然sync.Map自帶的機(jī)制已經(jīng)無法解決這個(gè)問題了，那么我們必須尋求其他的手段，要么鎖，要么就sync.WaitGroup或者whatever的其他什么東西。

解決方案3：閉包帶來的神奇體驗(yàn)

后來經(jīng)大佬指點(diǎn)，我在encoder.go中看到了這么一段代碼：

 func typeEncoder(t reflect.Type) encoderFunc {     
 if fi, ok := encoderCache.Load(t); ok {     
  return fi.(encoderFunc)      
 }          
          
 // To deal with recursive types, populate the map with an   
 // indirect func before we build it. This type waits on the  
 // real func (f) to be ready and then calls it. This indirect  
 // func is only used for recursive types.     
 var (         
  wg sync.WaitGroup       
  f encoderFunc        
 )          
 wg.Add(1)         
 fi, loaded := encoderCache.LoadOrStore(t, encoderFunc(func(e *encodeState, v reflect.Value, opts encOpts) {
  wg.Wait()        
  f(e, v, opts)        
 }))         
 if loaded {        
  return fi.(encoderFunc)      
 }          
           
 // Compute the real encoder and replace the indirect func with it.  
 f = newTypeEncoder(t, true)      
 wg.Done()         
 encoderCache.Store(t, f)       
 return f         
 }

豁然開朗，我們可以在sync.Map中存放一個(gè)閉包函數(shù)，然后在閉包函數(shù)中等待本地的sync.WaitGroup完成再返回實(shí)例。于是最終的代碼也就成型了。

struct SocketMutex{
 sync.Mutex
 socket *zmq4.Socket
}
struct SocketMap {
 sockets sync.Map
}

func (pushList *SocketMap) push(ip string, data []byte) {
 type SocketFunc func()*SocketMutex
 var (
  socket *SocketMutex
  w sync.WaitGroup
 )
 socket = &SocketMutex {
  socket : zmq4.NewSocket()
 } 
 w.Add(1)
 socketf, ok = pushList.sockets.LoadOrStore(ip, SocketFunc(func()*SocketMutex) {
  w.Wait()
  return socket
 })
 if !ok {
  socket = &{
   socket: zmq4.NewSocket()
  }
  //do some initial operation like connect
  w.Done()
 } else {
  socket = socketInter.(*SockeFunc)()
 }
 socket.Lock()
 defer socket.Unlock()
 socket.socket.Send(data)
}

總結(jié)：

并發(fā)代碼中的競爭問題，每一行代碼的重入性都要深思熟慮啊。

總的來說要保持以下幾個(gè)準(zhǔn)則：

（1）不可重入訪問的系統(tǒng)資源，如socketfd, filefd，signalfd（事實(shí)上大多數(shù)這種系統(tǒng)資源都是不可重入的）等，在使用無鎖結(jié)構(gòu)的容器、讀寫鎖封裝的容器時(shí)，需要給每個(gè)資源單獨(dú)加鎖或者使用其他手段保證系統(tǒng)資源在臨界區(qū)受到有效保護(hù)。

（2）如果有讀取，如果為空則寫入的邏輯，需要使用能提供原子性保證的LoadOrSave調(diào)用，或者沒有的話，自己實(shí)現(xiàn)也要保證讀取和寫入過程整體的原子性；防止并發(fā)訪問Load調(diào)用時(shí)，多個(gè)線程都返回否而創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例，然后在Save的時(shí)候又互相覆蓋?！@個(gè)原則不光對(duì)成員是系統(tǒng)資源的時(shí)候生效，如果存放的是其他東西也同樣適用。

（3）如果資源創(chuàng)建完畢，還需要其他的初始化過程，則可以考慮在容器內(nèi)放置閉包，初始化過程使用sync.WaitGroup保護(hù)，在閉包中調(diào)用Wait方法等待初始化完成再給其他線程返回初始化好的實(shí)例。而初始化過程完成后，可以置換閉包函數(shù)，不再調(diào)用Wait方法，來減少可能的開銷。

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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