Golang的鎖機(jī)制使用及說(shuō)明

更新時(shí)間：2023年02月16日 16:05:29 作者：@航空母艦

這篇文章主要介紹了Golang的鎖機(jī)制使用及說(shuō)明，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

全局鎖 sync.Mutex，是同一時(shí)刻某一資源只能上一個(gè)鎖，此鎖具有排他性，上鎖后只能被此線(xiàn)程使用，直至解鎖。加鎖后即不能讀也不能寫(xiě)。全局鎖是互斥鎖，即 sync.Mutex 是個(gè)互斥鎖。
讀寫(xiě)鎖 sync.RWMutex ，將使用者分為讀者和寫(xiě)者兩個(gè)概念，支持同時(shí)多個(gè)讀者一起讀共享資源，但寫(xiě)時(shí)只能有一個(gè)，并且在寫(xiě)時(shí)不可以讀。理論上來(lái)說(shuō)，sync.RWMutex 的 Lock() 也是個(gè)互斥鎖。

踩坑點(diǎn)

將上面的結(jié)論展開(kāi)一下，更清晰得說(shuō)（為避免理解偏差寧可嘮叨一些）：

sync.Mutex 的鎖是不可以嵌套使用的。
sync.RWMutex 的 mu.Lock() 是不可以嵌套的。
sync.RWMutex 的 mu.Lock() 中不可以嵌套 mu.RLock()。（這是個(gè)注意的地方）

否則，會(huì) panic fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

var l sync.RWMutex
?
func lockAndRead() { // 可讀鎖內(nèi)使用可讀鎖
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
?
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
}
?
func main() {
?? ?lockAndRead()
?? ?time.Sleep(5 * time.Second)
}

而將 lockAndRead 換為以下三種函數(shù)均會(huì)造成 panic：

func lockAndRead1() { // 全局鎖內(nèi)使用全局鎖
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
?
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
}
?
func lockAndRead2() { // 全局鎖內(nèi)使用可讀鎖
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock() // 由于 defer 是棧式執(zhí)行，所以這兩個(gè)鎖是嵌套結(jié)構(gòu)
?
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
}
?
func lockAndRead3() { // 可讀鎖內(nèi)使用全局鎖
?? ?l.RLock()
?? ?defer l.RUnlock()
?
?? ?l.Lock()
?? ?defer l.Unlock()
}

互斥鎖 Mutex

互斥鎖有兩個(gè)方法：加鎖、解鎖。

一個(gè)互斥鎖只能同時(shí)被一個(gè) goroutine 鎖定，其它 goroutine 將阻塞直到互斥鎖被解鎖（重新?tīng)?zhēng)搶對(duì)互斥鎖的鎖定）。

使用Lock加鎖后，不能再進(jìn)行加鎖，只有當(dāng)對(duì)其進(jìn)行Unlock解鎖之后，才能對(duì)其加鎖。這個(gè)很好理解。

如果對(duì)一個(gè)未加鎖的資源進(jìn)行解鎖，會(huì)引發(fā)panic異常。
可以在一個(gè)goroutine中對(duì)一個(gè)資源加鎖，而在另外一個(gè)goroutine中對(duì)該資源進(jìn)行解鎖。
不要在持有鎖的時(shí)候做 IO 操作。盡量只通過(guò)持有鎖來(lái)保護(hù) IO 操作需要的資源而不是 IO 操作本身

func (m *Mutex) Lock()
func (m *Mutex) Unlock()

讀寫(xiě)鎖 RWMutex

讀寫(xiě)鎖有四個(gè)方法：讀的加鎖、解鎖，寫(xiě)的加鎖、解鎖。

func ?(*RWMutex)Lock()
func (*RWMutex)Unlock()

和

func (*RWMutex)RLock()
func (*RWMutex)RUnlock()

RWMutex的使用主要事項(xiàng)

1、讀鎖的時(shí)候無(wú)需等待讀鎖的結(jié)束
2、讀鎖的時(shí)候要等待寫(xiě)鎖的結(jié)束
3、寫(xiě)鎖的時(shí)候要等待讀鎖的結(jié)束
4、寫(xiě)鎖的時(shí)候要等待寫(xiě)鎖的結(jié)束

謹(jǐn)防鎖拷貝

type MyMutex struct {
?? ?count int
?? ?sync.Mutex
}
?
func main() {
?? ?var mu MyMutex
?? ?mu.Lock()
?? ?var mu1 = mu
?? ?mu.count++
?? ?mu.Unlock()
?? ?mu1.Lock()
?? ?mu1.count++
?? ?mu1.Unlock()
?? ?fmt.Println(mu.count, mu1.count)
}

加鎖后復(fù)制變量，會(huì)將鎖的狀態(tài)也復(fù)制，所以 mu1 其實(shí)是已經(jīng)加鎖狀態(tài)，再加鎖會(huì)死鎖

查看數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)

加上 -race 參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)

以下代碼有什么問(wèn)題，怎么解決？

func main() {
?? ?total, sum := 0, 0
?? ?for i := 1; i <= 10; i++ {
?? ??? ?sum += i
?? ??? ?go func() {
?? ??? ??? ?total += i
?? ??? ?}()
?? ?}
?? ?fmt.Printf("total:%d sum %d", total, sum)
}

該題的第二個(gè)考點(diǎn)：data race。

因?yàn)榇嬖诙?goroutine 同時(shí)寫(xiě) total 變量的問(wèn)題，所以有數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)。

可以加上 -race 參數(shù)驗(yàn)證

go run -race main.go
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x00c0001b4020 by goroutine 8:
? main.main.func1()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:12 +0x57
?
Previous write at 0x00c0001b4020 by main goroutine:
? main.main()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:9 +0x10b
?
Goroutine 8 (running) created at:
? main.main()
? ? ? /Users/xuxinhua/main.go:11 +0xe7
==================

正確答案

package main
?
import (
? ? "sync/atomic"
? ? "sync"
? ? "fmt"
)
?
func main() {
? ? var wg sync.WaitGroup
? ? var total int64
? ? sum := 0
? ? for i := 1; i <= 10; i++ {
? ? ? ? wg.Add(1)
? ? ? ? sum += i
? ? ? ? go func(i int) {
? ? ? ? ? ? defer wg.Done()
? ? ? ? ? ? atomic.AddInt64(&total, int64(i))
? ? ? ? }(i)
? ? }
? ? wg.Wait()
?
? ? fmt.Printf("total:%d sum %d", total, sum)
}