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如何在Go中使用锁？

2023-05-11 16:03:35 0浏览收藏

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《如何在Go中使用锁？》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

在并发编程中，锁（Lock）是用来保护共享资源的一种机制。在Go语言中，锁是实现并发的重要工具之一。它可以确保在多个协程中同时访问共享资源时，只有一个协程能够读取或修改这些资源。本文将介绍Go语言中锁的使用方法，帮助读者更好地理解并发编程。

互斥锁

互斥锁（Mutual Exclusion Lock）是Go语言中最常用的锁机制。它确保同一时刻只有一个协程可以访问临界区。通俗地说，互斥锁通过将共享资源包裹在锁临界区内，确保同一时间内只有一个协程访问。

在Go语言中使用互斥锁非常简单。我们可以使用sync包中的Mutex类型来创建一个互斥锁：

import "sync"

var mutex = &sync.Mutex{}

之后，在需要保护共享资源的位置中，我们可以使用以下代码获取锁：

mutex.Lock()
defer mutex.Unlock()

值得注意的是，互斥锁不支持重入。如果一个协程已经获取到了这个锁，再次尝试获取锁将会导致死锁。所以，我们通常使用defer语句来在协程结束时自动释放锁。

下面是一个使用互斥锁的例子：

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var count = 0
var mutex = &sync.Mutex{}

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    mutex.Lock()
    defer mutex.Unlock()
    count++
    wg.Done()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Count:", count)
}

在这个例子中，我们使用互斥锁保护一个计数器。1000个协程同时执行increment函数，每次将计数器加1。由于互斥锁的使用，程序可以正确地输出最终的计数器值。

读写锁

在多协程环境中，读写锁（Read-Write Lock）可能优于互斥锁。相比之下，它可以在多个协程同时读取共享资源时保持高效，但是在有写操作时，仍然需要互斥访问。

读写锁由两种类型的锁组成：读锁和写锁。读锁允许多个协程同时访问共享资源，但是写锁保证了同一时间只能有一个协程访问。

在Go语言中，可以使用sync包中的RWMutex类型来创建一个读写锁。

import "sync"

var rwlock = &sync.RWMutex{}

读锁和写锁的获取方法不同。下面是一些常见的用法：

获取读锁: rwlock.RLock()
释放读锁: rwlock.RUnlock()
获取写锁: rwlock.Lock()
释放写锁: rwlock.Unlock()

下面是一个使用读写锁的例子：

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var count = 0
var rwlock = &sync.RWMutex{}

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    rwlock.Lock()
    defer rwlock.Unlock()
    count++
    wg.Done()
}

func read(wg *sync.WaitGroup) {
    rwlock.RLock()
    defer rwlock.RUnlock()
    fmt.Println("Count:", count)
    wg.Done()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()

    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go read(&wg)
    }
    wg.Wait()
}

在这个例子中，我们同时开启了10个协程向计数器中写入数据，以及5个协程读取计数器数据。通过使用读写锁，程序可以以高效的方式读取共享资源，同时确保写操作的原子性。

原子操作

在Go语言中，也可以使用原子操作来保证同步原语的操作是原子性的。原子操作不需要加锁，因此在某些情况下比锁更高效。

Go语言内置了多个原子操作函数，可以参考官方文档查看。这里介绍两个常用的原子操作函数：atomic.Add和atomic.Load。

atomic.Add: 对一个整数进行原子加操作。
atomic.Load: 原子地读取一个整数的值。

下面是一个例子：

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
    "time"
)

var count int32 = 0

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    atomic.AddInt32(&count, 1)
}

func printCount() {
    fmt.Println("Count: ", atomic.LoadInt32(&count))
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    printCount()

    time.Sleep(time.Second)

    for i := 0; i < 3; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    printCount()
}

在这个例子中，我们使用atomic.Add函数对计数器进行原子加操作，使用atomic.Load函数原子地读取计数器的值。通过使用原子操作，我们可以避免锁的开销，实现更高效的并发编程。