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?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。主要包括鎖定（Lock方法）和解鎖（Unlock方法）兩個操作，首先對進入臨界區(qū)的goroutine進行鎖定，離開時進行解鎖。
使用互斥鎖 (Mutex)時要注意以下幾點：
- 不要重復鎖定互斥鎖，否則會阻塞，也可能會導致死鎖（
deadlock）； - 要對互斥鎖進行解鎖，這也是為了避免重復鎖定；
- 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goroutine
)
// 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 運行結束，每個子goroutine在運行結束之前向通道發(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)程實現(xiàn)多次（5次）對一個賬戶進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 當前余額: 1000
加鎖后就正常了。
下面介紹更細化的互斥鎖：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”進行保護。sync.RWMutex類型中的Lock方法和Unlock方法分別用于對寫鎖進行鎖定和解鎖，而它的RLock方法和RUnlock方法則分別用于對讀鎖進行鎖定和解鎖。
有了互斥鎖Mutex，為什么還需要讀寫鎖呢？因為在很多并發(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時，其它
goroutine不能進行寫操作。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； - 受讀鎖保護時，可以同時進行多個讀操作。
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goroutine
// 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，可以實現(xiàn)更復雜的訪問控制。
總結：
讀寫鎖也是一種互斥鎖，它是互斥鎖的擴展。在使用時需要注意：
- 加鎖后一定要解鎖
- 不要重復加鎖或者解鎖
- 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Go語言 Mutex RWMutex內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關文章
這篇文章主要為大家介紹了Go語言kafka生產消費消息的實例搬磚，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪2022-06-06
這篇文章主要為大家介紹了RoaringBitmap原理及在Go中的使用詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪2023-02-02
golang的httpserver優(yōu)雅重啟方法詳解
這篇文章主要給大家介紹了關于golang的httpserver優(yōu)雅重啟的相關資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧。2018-03-03
Mutex是Golang常見的并發(fā)原語，在開發(fā)過程中經常使用到，本文主要介紹了Golang Mutex實現(xiàn)互斥的具體方法，具有一定的參考價值，感興趣的可以了解一下2023-04-04
這篇文章主要為大家詳細介紹了Go語言中通道和sync包的相關資料，文中的示例代碼講解詳細，對我們學習Go語言有一定的幫助，需要的可以參考一下2023-02-02
Golang中,異常處理是通過 defer + panic + recover 的方式來實現(xiàn)的,使用 defer 可以將清理操作注冊到函數(shù)執(zhí)行完畢后執(zhí)行,而 panic 和 recover 可以用于處理異常,通過組合使用這些功能,可以實現(xiàn)更加健壯的程序2024-01-01
golang實現(xiàn)http server提供文件下載功能
這篇文章主要介紹了golang實現(xiàn)http server提供文件下載功能，本文給大家簡單介紹了Golang的相關知識，非常不錯，具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2020-02-02
這篇文章主要為大家詳細介紹了golang中dig包的使用方法,探討其應用場景,并提供一些示例,展示如何結合其他庫來更好地實現(xiàn)這些場景,感興趣的小伙伴可以了解下2024-01-01
Go 語言中的 new 和 make 一直是新手比較容易混淆的東西，咋一看很相似。不過解釋兩者之間的不同也非常容易，下面這篇文章主要介紹了golang中make和new的區(qū)別，需要的朋友可以參考借鑒，下面來一起看看吧。2017-08-08
每門語言都有自己的語法糖，像java的語法糖就有方法變長參數(shù)、拆箱與裝箱、枚舉、for-each等等，Go語言也不例外。本文就來介紹一些Go語言的語法糖，需要的可以參考一下2022-07-07