golang并发锁使用详解
假如程序用到的数据是多个groutine之间的交互过程中产生的,那么使用上文提到的channel就可以解决了。
假如我们的使用多个groutine访问和修改同一个数据,就需要考虑在并发环境下数据一致性的问题,即线程安全问题。
以存钱为例说明一下问题。假设我们发起一个众筹项目,并发1000个用户的向一个银行银行账号存钱。
package main import ( "fmt" "sync" ) var wg sync.WaitGroup func Save(income int, balance *int) { defer wg.Done() *balance = *balance + income } func main() { balance := 0 //wg.Add(1000) for s := 0; s < 1000; s++ { wg.Add(1) go Save(1, &balance) } wg.Wait() fmt.Println("当前账户余额:", balance) }
运行结果,正常应该是收到1000元。代码中使用了&符号传递余额变量地址,但是怎么运行结果都不对。这个问题的原因并不是值传递还是引用传递的问题。而是多groutine并发访问变量的时候,变量值因为没有锁定被多个groutine反复修改所致。比如第一个groutine运行的时候获取的变量为0,运算之后变量值被归写为1。但是由于的groutine启动顺序是并不一致,即第200个groutine启动获取变量值的时候,第20个groutine刚好运算结束把结果20写归了变量。那么第200个groutine就拿到变量值20入行了计算了。这就是导致数据丢失的原因。
% go run main.go 当前账户余额: 947 % go run main.go 当前账户余额: 938 % go run main.go 当前账户余额: 948
解决的办法,就是操作变量的时候加个锁。每次只答应一个groutine读写这个变量,读写完成后释放
互斥锁 sync.Mutex
使用sync.Mutex对象,对数据入行加解锁操作
package main import ( "fmt" "sync" ) var wg sync.WaitGroup // 声明一个sync.Mutex 类型 var lk sync.Mutex func Save(income int, balance *int) { defer wg.Done() // 操作前给先加锁 lk.Lock() *balance = *balance + income // 操作后解锁 lk.Unlock() } func main() { balance := 0 //wg.Add(1000) for s := 0; s < 1000; s++ { wg.Add(1) go Save(1, &balance) } wg.Wait() fmt.Println("当前账户余额:", balance) }
运行结果,始终与预期一致了
% go run main.go 当前账户余额: 1000 % go run main.go 当前账户余额: 1000 % go run main.go 当前账户余额: 1000
读写锁 sync.RWMutex
互斥锁虽然解决了数据一致性的问题,但是在运行过程中入程无论是读写要等待解锁,假如是读多写少的场景,那么读groutine就入行了很多无谓等待。读写锁的应对此类需求就非常合适。读写锁的工作原理是当变量要被变更时,无论读写都会block。当数据没有变更时,只读操作答应并发入行。
package main import ( "fmt" "sync" "time" ) var wg sync.WaitGroup // 声明一个读写锁sync.RWMutex类型 var lk sync.RWMutex func Save(thr int, income int, balance *int) { defer wg.Done() // 操作前给先加写锁 lk.Lock() fmt.Printf("write-groutine-< %d >添加写锁\n", thr) *balance = *balance + income time.Sleep(time.Millisecond * 1) fmt.Printf("write-groutine-< %d >解除写锁\n", thr) // 解除写锁 lk.Unlock() } func Show(thr int, balance *int) { defer wg.Done() //假如使用互斥锁,即使函数是只读操作,也要等待解锁才可读取 // 读取前加读锁 lk.RLock() fmt.Printf("read-groutine-< %d >开始读取数据\n", thr) time.Sleep(time.Millisecond * 1) fmt.Printf("read-groutine-< %d >完成读取数据\n", thr) // 解除读锁 lk.RUnlock() } func main() { balance := 0 StartTime := time.Now() // 写操作3次 for s := 0; s < 3; s++ { wg.Add(1) go Save(s, 1, &balance) } // 读操作10次 for sh := 0; sh < 10; sh++ { wg.Add(1) go Show(sh, &balance) } wg.Wait() fmt.Println("最终账户余额:", balance) TimeRange := time.Since(StartTime) fmt.Println("程序运行耗时: ", TimeRange) }
运行结果,加解锁写操作成对出现。说明在写操作时只有一个groutine在运行,其他groutine被锁住了。读操作的加解锁标记有差距且启动顺序混乱,说明读的时候是多个groutine并发运行没有锁限制。
% go run main.go write-groutine-< 1 >添加写锁 write-groutine-< 1 >解除写锁 read-groutine-< 1 >开始读取数据 # 1号读groutine开始读数据 read-groutine-< 7 >开始读取数据 read-groutine-< 6 >开始读取数据 read-groutine-< 4 >开始读取数据 read-groutine-< 0 >开始读取数据 read-groutine-< 2 >开始读取数据 read-groutine-< 9 >开始读取数据 read-groutine-< 8 >开始读取数据 read-groutine-< 3 >开始读取数据 read-groutine-< 5 >开始读取数据 read-groutine-< 0 >完成读取数据 read-groutine-< 7 >完成读取数据 read-groutine-< 6 >完成读取数据 read-groutine-< 4 >完成读取数据 read-groutine-< 1 >完成读取数据 # # 1号读groutine完成读数据,耗时1ms read-groutine-< 5 >完成读取数据 read-groutine-< 9 >完成读取数据 read-groutine-< 8 >完成读取数据 read-groutine-< 3 >完成读取数据 read-groutine-< 2 >完成读取数据 write-groutine-< 0 >添加写锁 # 0号写groutine要等到其他写锁释放,才能添加自己的写锁 write-groutine-< 0 >解除写锁 # 0号写groutine完成写操作耗时1ms,写期间其他groutine挂起 write-groutine-< 2 >添加写锁 write-groutine-< 2 >解除写锁 最终账户余额: 3 程序运行耗时: 45.2403ms
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