Go語言線程安全之互斥鎖與讀寫鎖
前言：
單個(gè)線程時(shí)數(shù)據(jù)操作的只有一個(gè)線程,數(shù)據(jù)的修改也只有一個(gè)線程參與，數(shù)據(jù)相對(duì)來說是安全的,多線程時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)操作的不止一個(gè)線程,所以同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時(shí)候難免紊亂
一、互斥鎖是什么？
1.概念
互斥鎖是為了并發(fā)的安全,在多個(gè)goroutine共同工作的時(shí)候,對(duì)于共享的數(shù)據(jù)十分不安全寫入時(shí)容易因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)造成數(shù)據(jù)不必要的丟失。互斥鎖一般加在共享數(shù)據(jù)修改的地方。
2.未加鎖
- 線程不安全,操作的全局變量會(huì)計(jì)算異常
package main
import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
)
var x int = 0
var wg sync.WaitGroup
func add() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?for i := 0; i < 5000; i++ {
?? ??? ?x++
?? ?}
}
func main() {
?? ?wg.Add(2)
?? ?go add()
?? ?go add()
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
}
/*
打印結(jié)果：(每次打印不一樣,正常的結(jié)果應(yīng)該是10000)
?? ?6051
?? ?5059
?? ?5748
?? ?10000
*/3.加鎖之后
- 線程安全,全局變量計(jì)算無異常
package main
import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
)
var x int = 0
var wg sync.WaitGroup
// 創(chuàng)建一個(gè)鎖對(duì)象
var lock sync.Mutex
func add() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?for i := 0; i < 5000; i++ {
?? ??? ?//加鎖
?? ??? ?lock.Lock()
?? ??? ?x++
?? ??? ?//解鎖
?? ??? ?lock.Unlock()
?? ?}
}
func main() {
?? ?wg.Add(2)
?? ?//開啟兩個(gè)線程
?? ?go add()
?? ?go add()
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
}
/*
打印結(jié)果：
?? ?全為10000
*/二、讀寫鎖【效率革命】
1.為什么讀寫鎖效率高
使用鎖的時(shí)候，安全與效率往往需要互相轉(zhuǎn)換，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的時(shí)候,只會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀與寫。 而讀與讀之間可以同時(shí)進(jìn)行，讀與寫之間需要保證寫的時(shí)候不去讀。此時(shí)為了提高效率就發(fā)明讀寫鎖,在讀寫鎖機(jī)制下,安全沒有絲毫降低，但效率進(jìn)行了成倍的提升提升的效率在讀與寫操作次數(shù)差異越大時(shí)越明顯
2.使用方法
代碼如下（示例）：
package main
import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
?? ?"time"
)
var (
?? ?x ? ? ?= 0
?? ?rwlock sync.RWMutex
?? ?wg ? ? sync.WaitGroup
)
func write() {
?? ?defer wg.Done()
?? ?rwlock.Lock()
?? ?x++
?? ?rwlock.Unlock()
}
func read() {
?? ?wg.Done()
?? ?//開啟讀鎖
?? ?rwlock.RLock()
?? ?fmt.Println(x)
?? ?//釋放讀鎖
?? ?rwlock.RUnlock()
}
func main() {
?? ?start := time.Now()
?? ?for i := 0; i < 100; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go write()
?? ?}
?? ?// time.Sleep(time.Second)
?? ?for i := 0; i < 10000; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go read()
?? ?}
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(time.Now().Sub(start))
}三、sync.once
1.sync.once產(chǎn)生背景
在多個(gè)goroutine中往往會(huì)由于線程不同步造成數(shù)據(jù)讀寫的沖突,特別是在進(jìn)行文件打開對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)候，可能會(huì)造成向關(guān)閉的文件寫內(nèi)容，使用未初始化的對(duì)象，或者對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行多次初始化。
2.sync.once機(jī)制概述
sync.once保證函數(shù)內(nèi)的代碼只執(zhí)行一次， 實(shí)現(xiàn)的機(jī)制是在once內(nèi)部有一個(gè)標(biāo)志位,在執(zhí)行代碼的時(shí)候執(zhí)行一次之后標(biāo)志位將置為1后續(xù)判斷標(biāo)志位,如果標(biāo)志位被改為1則無法再進(jìn)行操縱
3.sync.once注意點(diǎn)
sync.Once.Do()傳進(jìn)去的函數(shù)參數(shù)無參無返，一個(gè)once對(duì)象只能執(zhí)行一次Do方法,向Do方法內(nèi)傳多個(gè)不同的函數(shù)時(shí)只能執(zhí)行第一個(gè)傳進(jìn)去的，傳進(jìn)去Do方法的函數(shù)無參無返,可以用函數(shù)閉包把需要的變量傳進(jìn)去
4.使用方法
- 一般結(jié)合并發(fā)使用,旨在對(duì)通道或文件只進(jìn)行一次關(guān)閉
func f2(a <-chan int, b chan<- int) {
?? ?for {
?? ??? ?x, ok := <-a
?? ??? ?if !ok {
?? ??? ??? ?break
?? ??? ?}
?? ??? ?fmt.Println(x)
?? ??? ?b <- x * 10
?? ?}
?? ?// 確保b通道只關(guān)閉一次
?? ?once.Do(func() {
?? ??? ?close(b)
?? ?})
}四、atomic原子包操作
原子包將指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全的加減交換操作； 網(wǎng)上還有一大堆關(guān)于原子包的api感興趣的小伙伴可以自行百度,這里就不細(xì)細(xì)闡述了
package main
import (
?? ?"fmt"
?? ?"sync"
?? ?"sync/atomic"
)
var x int64 = 0
var wg sync.WaitGroup
/*
?? ?原子操作是將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包枷鎖,直接通過指定的函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作
?? ?可以使用load讀取、store寫入、add修改、swap交換。
?? ?// 類似于讀取一個(gè)變量、對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行賦值
*/
func addone() {
?? ?// 沒有加鎖進(jìn)行并發(fā)的話，會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的情況
?? ?defer wg.Done()
?? ?// x++
?? ?// 不用加鎖也可以使用的行云流水
?? ?// 第一個(gè)參數(shù)是進(jìn)行操作的數(shù)據(jù),第二個(gè)是增加的步長(zhǎng)
?? ?atomic.AddInt64(&x, 1)
}
func csf() {
?? ?// 進(jìn)行比較相等則將新值替換舊值
?? ?ok := atomic.CompareAndSwapInt64(&x, 100, 200)
?? ?fmt.Println(ok, x)
}
func main() {
?? ?for i := 0; i < 50000; i++ {
?? ??? ?wg.Add(1)
?? ??? ?go addone()
?? ?}
?? ?wg.Wait()
?? ?fmt.Println(x)
?? ?x = 100
?? ?csf()
?? ?fmt.Println(123)
}總結(jié)：
讀寫鎖區(qū)分讀者和寫者，而互斥鎖不區(qū)分 互斥鎖同一時(shí)間只允許一個(gè)線程訪問該對(duì)象，無論讀寫；讀寫鎖同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)寫者， 但是允許多個(gè)讀者同時(shí)讀對(duì)象。 聯(lián)系：讀寫鎖在獲取寫鎖的時(shí)候機(jī)制類似于互斥鎖。
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