Go并发编程之Mutex是什么
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我们比较常见的大型项目的设计中都会出现并发访问问题,并发就是为了解决数据的准确性,保证同一个临界区的数据只能被一个线程进行操作,日常中使用到的并发场景也是很多的:
- 计数器:计数器结果不准确;
- 秒杀系统:由于同一时间访问量比较大,导致的超卖;
- 用户账户异常:同一时间支付导致的账户透支;
- buffer 数据异常:更新 buffer 导致的数据混乱。
上面都是并发带来的数据准确性的问题,决绝方案就是使用互斥锁,也就是今天并发编程中的所要描述的 Mutex 并发原语。
实现机制
互斥锁 Mutex 就是为了避免并发竞争建立的并发控制机制,其中有个“临界区”的概念。
在并发编程过程中,如果程序中一部分资源或者变量会被并发访问或者修改,为了避免并发访问导致数据的不准确,这部分程序需要率先被保护起来,之后操作,操作结束后去除保护,这部分被保护的程序就叫做临界区。
使用互斥锁,限定临界区只能同时由一个线程持有,若是临界区此时被一个线程持有,那么其他线程想进入到这个临界区的时候,就会失败或者等待释放锁,持有此临界区的线程退出,其他线程才有机会获得这个临界区。
go mutex 临界区示意图
Mutex 是 Go 语言中使用最广泛的同步原语,也称为并发原语,解决的是并发读写共享资源,避免出现数据竞争 data race 问题。
基本使用
互斥锁 Mutex 提供了两个方法 Lock 和 Unlock:进入到临界区使用 Lock 方法加锁,退出临界区使用 Unlock 方法释放锁。
type Locker interface { Lock() Unlock()}func(m *Mutex)Lock()func(m *Mutex)Unlock()
当一个 goroutine 调用 Lock 方法获取到锁后,其他 goroutine 会阻塞在 Lock 的调用上,直到当前获取到锁的 goroutine 释放锁。
接下来是一个计数器的例子,是由 100 个 goroutine 对计数器进行累加操作,最后输出结果:
package mainimport ( "fmt" "sync")func main() { var mu sync.Mutex countNum := 0 // 确认辅助变量是否都执行完成 var wg sync.WaitGroup // wg 添加数目要和 创建的协程数量保持一致 wg.Add(100) for i := 0; i < 100; i++ { go func() { defer wg.Done() for j := 0; j < 1000; j++ { mu.Lock() countNum++ mu.Unlock() } }() } wg.Wait() fmt.Printf("countNum: %d", countNum)}
实际使用
很多时候 Mutex 并不是单独使用的,而是嵌套在 Struct 中使用,作为结构体的一部分,如果嵌入的 struct 有多个字段,我们一般会把 Mutex 放在要控制的字段上面,然后使用空格把字段分隔开来。
甚至可以把获取锁、释放锁、计数加一的逻辑封装成一个方法。
package mainimport ( "fmt" "sync")// 线程安全的计数器type Counter struct { CounterType int Name string mu sync.Mutex count uint64}// 加一方法func (c *Counter) Incr() { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() c.count++}// 取数值方法 线程也需要受保护func (c *Counter) Count() uint64 { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() return c.count}func main() { // 定义一个计数器 var counter Counter var wg sync.WaitGroup wg.Add(100) for i := 0; i < 100; i++ { go func() { defer wg.Done() for j := 0; j < 1000; j++ { counter.Incr() } }() } wg.Wait() fmt.Printf("%d\n", counter.Count())}
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