golang 互斥锁的两种实现

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如果一个程序高并发且多线程运行的话,并且数据不加什么处理就有可能会导致数据错乱,为了让结果和我们预期的相符合,往往我们需要做一些处理来保证数据的正确性,下面就来介绍两种方式:
1) 互斥锁(sync.Mutex)
2) chan(通道)
下面先来看一段代码:

package main                   
                               
import (                       
    "fmt"                      
    "sync"                     
)                              
                               
var num int                    
var wg sync.WaitGroup          
                               
func add() {  
    defer wg.Done()            
    num += 1                   
}                              
                               
func main() {                  
    for i := 0; i < 1000; i++ { 
        wg.Add(1)              
        go add()   
            
    }                          
    wg.Wait()                  
    fmt.Println("num:", num)   
}       

这段代码同时有1000个协程去调用add()方法
运行结果:

并发.png

我们发现每次运行结果都不一样(注:如果你是单核CPU将不会出现这个效果),下面先来简单分析下出现这种现象的原因:在多核的系统中,这1000个协程被分配到多个线程里面运行,那么就有可能是并行运行的,比如当前的num=987,后面两个线程同时执行那么结果就是988,但是这不是我们想要的结果,我们想要的是999。那如何解决了,其实小伙伴们应该很容易就会想到,就是我们让num +=1 这个代码同时只让一个线程(这里表现为协程)运行就好了。下面来看改进版的:
** 使用互斥锁

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var num int

var mtx sync.Mutex           
var wg sync.WaitGroup

func add() {
    mtx.Lock()
    defer mtx.Unlock()
    defer wg.Done()
    num += 1
}

func main() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)
        go add()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("num:", num)
}

这段代码在num += 1 这段代码前加了一个互斥锁,那么其他程序想要再次执行num += 1 就会被阻塞起来直到锁被释放,这样就保证了数据不丢失。下面来看下多次运行的结果:


并发.png

我们发现每次运行的结果都是1000,那么问题就解决了。
** 使用chan

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var num int

func add(h chan int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    h <- 1
    num += 1
    <-h
}

func main() {
    ch := make(chan int, 1)
    wg := &sync.WaitGroup{}

    for i := 0; i < 100; i++ {
        wg.Add(1)
        go add(ch, wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("num:", num)
}

运行结果:


并发-channel.png

我们发现结果也是正确的。

两种方式的对比

  1. channel 本质上是一个MessageQueue,主要用于协程之间消息的传递,虽然也可以拿来当互斥锁(但是正常还是应该让mutex做)
  2. channel成本更高,channel内部有Mutex,因为它本身属于共享变量,还有一些唤醒协程的一些操作等,比如:因读阻塞的goroutine会被向channel写入数据的goroutine唤醒
    但是Mutex内部就简单得多,仅仅是锁住资源,为了更好的理解这一点,笔者在这里简单的分析下channel和Mutex两种数据结构:
    channel内部是使用一个hchan的一个结构:
//path:src/runtime/chan.go
type hchan struct {
  qcount uint          // 当前队列列中剩余元素个数
  dataqsiz uint        // 环形队列长度,即可以存放的元素个数
  buf unsafe.Pointer   // 环形队列列指针
  elemsize uint16      // 元素的大小
  closed uint32        // 标识关闭状态
  elemtype *_type      // 元素类型
  sendx uint           // 队列下标,指示元素写入时存放到队列列中的位置 x
  recvx uint           // 队列下标,指示元素从队列列的该位置读出  
  recvq waitq          // 等待读消息的goroutine队列
  sendq  waitq         // 等待写消息的goroutine队列
  lock mutex           // 互斥锁,chan不允许并发读写
} 

从这里我们可以看出channel 里面不只有互斥锁,还有元素类型,大小,goroutine队列等等,比起当个mutex 外多了很多其他的字段,channel具体的工作方式,笔者在这里就不详细展示了。
总结一点:channel 做互斥锁有点大柴小用的感觉。哈哈,说得不对的地方欢迎小伙伴们指出来


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本文来自:简书

感谢作者:你的酒馆对我打了烊_呵呵呵

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