解析Golang中的鎖競爭問題
更新時(shí)間：2022年10月28日 08:16:27 作者：liuyuede123
這篇文章主要介紹了golang中的鎖競爭問題,本文通過實(shí)例代碼給大家詳細(xì)講解，對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下
當(dāng)我們打印錯誤的時(shí)候使用鎖可能會帶來意想不到的結(jié)果。
我們看下面的例子：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
type Courseware struct {
mutex sync.RWMutex
Id int64
Code string
Duration int
}
func (c *Courseware) UpdateDuration(duration int) error {
c.mutex.Lock() // 1
defer c.mutex.Unlock()
if duration < 60 {
return fmt.Errorf("課件時(shí)長必須大于等于60秒： %v", c) // 2
}
c.Duration = duration
return nil
}
// 3
func (c *Courseware) String() string {
c.mutex.RLock()
defer c.mutex.RUnlock()
return fmt.Sprintf("id %d, duration %d", c.Id, c.Duration)
}
func main() {
c := &Courseware{}
fmt.Println(c.UpdateDuration(0))
}
上面的代碼看起來貌似沒有什么問題，但是卻會導(dǎo)致死鎖：
- 更新課件時(shí)長的時(shí)候上鎖，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭
- 判斷如果時(shí)長小于60秒的話，就報(bào)錯。但是注意這里fmt.Errorf打印結(jié)構(gòu)c會調(diào)用String()方法
- 我們看String方法里面，又使用了讀鎖，避免讀取的時(shí)候數(shù)據(jù)被更新
因?yàn)閷εR界資源重復(fù)上鎖，所以導(dǎo)致了死鎖的問題。解決辦法也很簡單：
- 把鎖放到錯誤判斷之后：
func (c *Courseware) UpdateDuration(duration int) error {
if duration < 60 {
return fmt.Errorf("課件時(shí)長必須大于等于60秒： %v", c) // 2
}
c.mutex.Lock()
defer c.mutex.Unlock()
c.Duration = duration
return nil
}
- 不使用String方法，避免重復(fù)上鎖：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
type Courseware struct {
mutex sync.RWMutex
Id int64
Code string
Duration int
}
func (c *Courseware) UpdateDuration(duration int) error {
c.mutex.Lock()
defer c.mutex.Unlock()
if duration < 60 {
return fmt.Errorf("課件時(shí)長必須大于等于60秒： %d， id: %d", c.Duration, c.Id) // 打印放在一個(gè)鎖里面也能保證安全
}
c.Duration = duration
return nil
}
func main() {
c := &Courseware{}
fmt.Println(c.UpdateDuration(0))
}
go run 10.go 課件時(shí)長必須大于等于60秒： 0， id: 0
我們再看一個(gè)切片的例子：
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
s := make([]int, 1)
go func() {
s1 := append(s, 1)
fmt.Println(s1)
}()
go func() {
s2 := append(s, 1)
fmt.Println(s2)
}()
}
我們初始化了一個(gè)長度為1，容量為1的切片，然后分別在2個(gè)協(xié)程里面調(diào)用append往切片追加元素。這種情況會導(dǎo)致數(shù)據(jù)競爭么？
答案是不會。在其中一個(gè)協(xié)程里面，當(dāng)我們append元素的時(shí)候，因?yàn)閟的容量為1，所以底層會復(fù)制一個(gè)新的數(shù)組；同樣另一個(gè)協(xié)程也是如此。
go run -race 10.go [0 1] [0 1]
注意：這里的關(guān)鍵就是，兩個(gè)協(xié)程是否會同時(shí)訪問一個(gè)內(nèi)存空間，這時(shí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競爭的關(guān)鍵。
我們稍微修改下上面的例子：
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
s := make([]int, 1, 10) // 1
go func() {
s1 := append(s, 1)
fmt.Println(s1)
}()
go func() {
s2 := append(s, 1)
fmt.Println(s2)
}()
}
- 我們給s加了一個(gè)足夠大的容量
go run -race 10.go [0 1] ================== WARNING: DATA RACE Write at 0x00c0000c0008 by goroutine 8: main.main.func2() ...
可以看到這就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)競爭的問題。因?yàn)閟的容量足夠大，所以兩個(gè)協(xié)程有可能操作同一個(gè)底層數(shù)組的同一塊內(nèi)存。
解決辦法也很簡單，重新copy一個(gè)s就行了。
下面我們繼續(xù)看一個(gè)map的例子：
package main
import (
"strconv"
"sync"
"time"
)
// 1
type User struct {
mu sync.RWMutex
online map[string]bool
}
// 2
func (u *User) AddOnline(id string) {
u.mu.Lock()
u.online[id] = true
u.mu.Unlock()
}
// 3
func (u *User) AllOnline() int {
u.mu.RLock()
online := u.online // 4
u.mu.RUnlock()
sum := 0
for _, o := range online { // 5
if o {
sum++
}
}
return sum
}
func main() {
u := &User{}
u.online = make(map[string]bool)
go func() {
for i := 0; i < 10000; i++ {
u.AddOnline("userid" + strconv.Itoa(i))
}
}()
go func() {
for i := 0; i < 10000; i++ {
u.AllOnline()
}
}()
time.Sleep(time.Second)
}
- 我們有一個(gè)用戶的機(jī)構(gòu)，里面有個(gè)online字段是一個(gè)map，里面保存了在線的用戶信息
- 我們有一個(gè)添加在線用戶的方法AddOnline，方法里面使用了鎖，是因?yàn)閙ap是并發(fā)不安全的
- 我們還有一個(gè)統(tǒng)計(jì)所有在線用戶的方法AllOnline
- 在AllOnline中，我們訪問u.online的map，我們加上了讀鎖。這里的想法是訪問當(dāng)前在線用戶的map，并賦值給online，然后釋放讀鎖
- 遍歷賦值的online查出在線用戶的數(shù)量
可能我們覺得這個(gè)是沒問題的，但是當(dāng)我們運(yùn)行程序的時(shí)候會發(fā)現(xiàn)這里存在數(shù)據(jù)競爭：
go run -race 10.go ================== WARNING: DATA RACE Write at 0x00c0000a0060 by goroutine 6: runtime.mapassign_faststr() ... ================== fatal error: concurrent map iteration and map write
這是因?yàn)椋趍ap內(nèi)部，是hmap結(jié)構(gòu)，主要包含元數(shù)據(jù)（例如，計(jì)數(shù)器）和引用數(shù)據(jù)桶的指針。 因此，online := u.online 不會復(fù)制實(shí)際數(shù)據(jù)，而是復(fù)制的指針，實(shí)際操作的還是同一片內(nèi)存。
解決這個(gè)問題也不難：
- 我們可以把鎖的范圍擴(kuò)大，像下面這樣：
func (u *User) AllOnline() int {
u.mu.RLock()
defer u.mu.RUnlock()
online := u.online
sum := 0
for _, o := range online {
if o {
sum++
}
}
return sum
}
- 另一種方法就是復(fù)制一個(gè)副本出來，像上面我們說的切片一樣：
func (u *User) AllOnline() int {
u.mu.RLock()
online := make(map[string]bool, len(u.online))
for s, b := range u.online {
online[s] = b
}
u.mu.RUnlock()
sum := 0
for _, o := range online {
if o {
sum++
}
}
return sum
}
上面的例子中我們使用了*User定義了2個(gè)方法：
func (u *User) AddOnline(id string) {
u.mu.Lock()
u.online[id] = true
u.mu.Unlock()
}
func (u *User) AllOnline() int {
u.mu.RLock()
online := make(map[string]bool, len(u.online))
for s, b := range u.online {
online[s] = b
}
u.mu.RUnlock()
sum := 0
for _, o := range online {
if o {
sum++
}
}
return sum
}
我現(xiàn)在我們稍微修改下上面的列子：
package main
import (
"strconv"
"sync"
"time"
)
type User struct {
mu sync.RWMutex
online map[string]bool
}
func (u User) AddOnline(id string) {
u.mu.Lock()
u.online[id] = true
u.mu.Unlock()
}
func (u User) AllOnline() int {
u.mu.RLock()
online := make(map[string]bool, len(u.online))
for s, b := range u.online {
online[s] = b
}
u.mu.RUnlock()
sum := 0
for _, o := range online {
if o {
sum++
}
}
return sum
}
func main() {
u := User{}
u.online = make(map[string]bool)
go func() {
for i := 0; i < 10000; i++ {
u.AddOnline("userid" + strconv.Itoa(i))
}
}()
go func() {
for i := 0; i < 10000; i++ {
u.AllOnline()
}
}()
time.Sleep(time.Second)
}
現(xiàn)在我們直接使用User結(jié)構(gòu)體定義這兩個(gè)方法，但是當(dāng)我們執(zhí)行程序的時(shí)候，報(bào)了數(shù)據(jù)競爭的錯誤：
go run -race 10.go ================== WARNING: DATA RACE Read at 0x00c00011e060 by goroutine 7: main.User.AllOnline()
這個(gè)又是什么原因造成的呢？這是因?yàn)椋?dāng)我門使用User作為參數(shù)時(shí)，直接復(fù)制了User的副本，因此sync.RWMutex也會被復(fù)制。
因?yàn)殒i被復(fù)制了，所以對于同一個(gè)臨界資源，處于不同鎖的讀寫操作可以同時(shí)訪問。
到此這篇關(guān)于golang中的鎖競爭問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go鎖競爭內(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！
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