Golang的锁机制使用及说明

2023-02-16 18:02:34 机制 Golang

全局锁 sync.Mutex，是同一时刻某一资源只能上一个锁，此锁具有排他性，上锁后只能被此线程使用，直至解锁。加锁后即不能读也不能写。全局锁是互斥锁，即 sync.Mutex 是个互斥锁。
读写锁 sync.RWMutex ，将使用者分为读者和写者两个概念，支持同时多个读者一起读共享资源，但写时只能有一个，并且在写时不可以读。理论上来说，sync.RWMutex 的 Lock() 也是个互斥锁。

踩坑点

将上面的结论展开一下，更清晰得说（为避免理解偏差宁可唠叨一些）：

sync.Mutex 的锁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()。（这是个注意的地方）

否则，会 panic fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

var l sync.RWMutex
 
func lockAndRead() { // 可读锁内使用可读锁
    l.RLock()
    defer l.RUnlock()
 
    l.RLock()
    defer l.RUnlock()
}
 
func main() {
    lockAndRead()
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

而将 lockAndRead 换为以下三种函数均会造成 panic：

func lockAndRead1() { // 全局锁内使用全局锁
    l.Lock()
    defer l.Unlock()
 
    l.Lock()
    defer l.Unlock()
}
 
func lockAndRead2() { // 全局锁内使用可读锁
    l.Lock()
    defer l.Unlock() // 由于 defer 是栈式执行，所以这两个锁是嵌套结构
 
    l.RLock()
    defer l.RUnlock()
}
 
func lockAndRead3() { // 可读锁内使用全局锁
    l.RLock()
    defer l.RUnlock()
 
    l.Lock()
    defer l.Unlock()
}

互斥锁 Mutex

互斥锁有两个方法：加锁、解锁。

一个互斥锁只能同时被一个 goroutine 锁定，其它 goroutine 将阻塞直到互斥锁被解锁（重新争抢对互斥锁的锁定）。

使用Lock加锁后，不能再进行加锁，只有当对其进行Unlock解锁之后，才能对其加锁。这个很好理解。

如果对一个未加锁的资源进行解锁，会引发panic异常。
可以在一个goroutine中对一个资源加锁，而在另外一个goroutine中对该资源进行解锁。
不要在持有锁的时候做 io 操作。尽量只通过持有锁来保护 IO 操作需要的资源而不是 IO 操作本身

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

读写锁 RWMutex

读写锁有四个方法：读的加锁、解锁，写的加锁、解锁。

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

和

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

RWMutex的使用主要事项

1、读锁的时候无需等待读锁的结束
2、读锁的时候要等待写锁的结束
3、写锁的时候要等待读锁的结束
4、写锁的时候要等待写锁的结束

谨防锁拷贝

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)
}

加锁后复制变量，会将锁的状态也复制，所以 mu1 其实是已经加锁状态，再加锁会死锁

查看数据竞争

加上 -race 参数验证数据竞争

以下代码有什么问题，怎么解决？

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)
}

该题的第二个考点：data race。

因为存在多 goroutine 同时写 total 变量的问题，所以有数据竞争。

可以加上 -race 参数验证

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
==================

正确答案

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)
}

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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踩坑点

互斥锁 Mutex

读写锁 RWMutex

谨防锁拷贝

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