Go語(yǔ)言中 sync 包里提供了互斥鎖 Mutex 和讀寫(xiě)鎖 RWMutex 用于處理并發(fā)過(guò)程中可能出現(xiàn)同時(shí)兩個(gè)或多個(gè)協(xié)程（或線(xiàn)程）讀或?qū)懲粋€(gè)變量的情況。

為什么需要鎖

鎖是 sync 包中的核心，它主要有兩個(gè)方法，分別是加鎖（Lock）和解鎖（Unlock）。

在并發(fā)的情況下，多個(gè)線(xiàn)程或協(xié)程同時(shí)其修改一個(gè)變量，使用鎖能保證在某一時(shí)間內(nèi)，只有一個(gè)協(xié)程或線(xiàn)程修改這一變量。

不使用鎖時(shí)，在并發(fā)的情況下可能無(wú)法得到想要的結(jié)果，如下所示：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    var a = 0
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go func(idx int) {
            a += 1
            fmt.Println(a)
        }(i)
    }
    time.Sleep(time.Second)
}

從理論上來(lái)說(shuō)，上面的程序會(huì)將 a 的值依次遞增輸出，然而實(shí)際結(jié)果卻是下面這樣子的。

537
995
996
997
538
999
1000

通過(guò)運(yùn)行結(jié)果可以看出 a 的值并不是按順序遞增輸出的，這是為什么呢？

協(xié)程的執(zhí)行順序大致如下所示：

• 從寄存器讀取 a 的值；
• 然后做加法運(yùn)算；
• 最后寫(xiě)到寄存器。

按照上面的順序，假如有一個(gè)協(xié)程取得 a 的值為 3，然后執(zhí)行加法運(yùn)算，此時(shí)又有一個(gè)協(xié)程對(duì) a 進(jìn)行取值，得到的值同樣是 3，最終兩個(gè)協(xié)程的返回結(jié)果是相同的。

而鎖的概念就是，當(dāng)一個(gè)協(xié)程正在處理 a 時(shí)將 a 鎖定，其它協(xié)程需要等待該協(xié)程處理完成并將 a 解鎖后才能再進(jìn)行操作，也就是說(shuō)同時(shí)處理 a 的協(xié)程只能有一個(gè)，從而避免上面示例中的情況出現(xiàn)。 

互斥鎖 Mutex

上面的示例中出現(xiàn)的問(wèn)題怎么解決呢？加一個(gè)互斥鎖 Mutex 就可以了。那什么是互斥鎖呢 ？互斥鎖中其有兩個(gè)方法可以調(diào)用，如下所示：

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

將上面的代碼略作修改，如下所示：

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)
func main() {
    var a = 0
    var lock sync.Mutex
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go func(idx int) {
            lock.Lock()
            defer lock.Unlock()
            a += 1
            fmt.Printf("goroutine %d, a=%d\n", idx, a)
        }(i)
    }
    // 等待 1s 結(jié)束主程序
    // 確保所有協(xié)程執(zhí)行完
    time.Sleep(time.Second)
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

goroutine 995, a=996
goroutine 996, a=997
goroutine 997, a=998
goroutine 998, a=999
goroutine 999, a=1000

需要注意的是一個(gè)互斥鎖只能同時(shí)被一個(gè) goroutine 鎖定，其它 goroutine 將阻塞直到互斥鎖被解鎖（重新?tīng)?zhēng)搶對(duì)互斥鎖的鎖定），示例代碼如下：

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)
func main() {
    ch := make(chan struct{}, 2)
    var l sync.Mutex
    go func() {
        l.Lock()
        defer l.Unlock()
        fmt.Println("goroutine1: 我會(huì)鎖定大概 2s")
        time.Sleep(time.Second * 2)
        fmt.Println("goroutine1: 我解鎖了，你們?nèi)尠?)
        ch <- struct{}{}
    }()
    go func() {
        fmt.Println("goroutine2: 等待解鎖")
        l.Lock()
        defer l.Unlock()
        fmt.Println("goroutine2: 歐耶，我也解鎖了")
        ch <- struct{}{}
    }()
    // 等待 goroutine 執(zhí)行結(jié)束
    for i := 0; i < 2; i++ {
        <-ch
    }
}

上面的代碼運(yùn)行結(jié)果如下：

goroutine1: 我會(huì)鎖定大概 2s
goroutine2: 等待解鎖
goroutine1: 我解鎖了，你們?nèi)尠?br />goroutine2: 歐耶，我也解鎖了

讀寫(xiě)鎖

讀寫(xiě)鎖有如下四個(gè)方法：

• 寫(xiě)操作的鎖定和解鎖分別是func (*RWMutex) Lock和func (*RWMutex) Unlock；
• 讀操作的鎖定和解鎖分別是func (*RWMutex) Rlock和func (*RWMutex) RUnlock。

讀寫(xiě)鎖的區(qū)別在于：

• 當(dāng)有一個(gè) goroutine 獲得寫(xiě)鎖定，其它無(wú)論是讀鎖定還是寫(xiě)鎖定都將阻塞直到寫(xiě)解鎖；
• 當(dāng)有一個(gè) goroutine 獲得讀鎖定，其它讀鎖定仍然可以繼續(xù)；
• 當(dāng)有一個(gè)或任意多個(gè)讀鎖定，寫(xiě)鎖定將等待所有讀鎖定解鎖之后才能夠進(jìn)行寫(xiě)鎖定。

所以說(shuō)這里的讀鎖定（RLock）目的其實(shí)是告訴寫(xiě)鎖定，有很多協(xié)程或者進(jìn)程正在讀取數(shù)據(jù)，寫(xiě)操作需要等它們讀（讀解鎖）完才能進(jìn)行寫(xiě)（寫(xiě)鎖定）。

我們可以將其總結(jié)為如下三條：

• 同時(shí)只能有一個(gè) goroutine 能夠獲得寫(xiě)鎖定；
• 同時(shí)可以有任意多個(gè) gorouinte 獲得讀鎖定；
• 同時(shí)只能存在寫(xiě)鎖定或讀鎖定（讀和寫(xiě)互斥）。

示例代碼如下所示：

package main

import (
? ? "fmt"
? ? "math/rand"
? ? "sync"
)
var count int
var rw sync.RWMutex
func main() {
? ? ch := make(chan struct{}, 10)
? ? for i := 0; i < 5; i++ {
? ? ? ? go read(i, ch)
? ? }
? ? for i := 0; i < 5; i++ {
? ? ? ? go write(i, ch)
? ? }
? ? for i := 0; i < 10; i++ {
? ? ? ? <-ch
? ? }
}
func read(n int, ch chan struct{}) {
? ? rw.RLock()
? ? fmt.Printf("goroutine %d 進(jìn)入讀操作...\n", n)
? ? v := count
? ? fmt.Printf("goroutine %d 讀取結(jié)束，值為：%d\n", n, v)
? ? rw.RUnlock()
? ? ch <- struct{}{}
}
func write(n int, ch chan struct{}) {
? ? rw.Lock()
? ? fmt.Printf("goroutine %d 進(jìn)入寫(xiě)操作...\n", n)
? ? v := rand.Intn(1000)
? ? count = v
? ? fmt.Printf("goroutine %d 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：%d\n", n, v)
? ? rw.Unlock()
? ? ch <- struct{}{}
}

其執(zhí)行結(jié)果如下：

goroutine 0 進(jìn)入讀操作...
goroutine 0 讀取結(jié)束，值為：0
goroutine 3 進(jìn)入讀操作...
goroutine 1 進(jìn)入讀操作...
goroutine 3 讀取結(jié)束，值為：0
goroutine 1 讀取結(jié)束，值為：0
goroutine 4 進(jìn)入寫(xiě)操作...
goroutine 4 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：81
goroutine 4 進(jìn)入讀操作...
goroutine 4 讀取結(jié)束，值為：81
goroutine 2 進(jìn)入讀操作...
goroutine 2 讀取結(jié)束，值為：81
goroutine 0 進(jìn)入寫(xiě)操作...
goroutine 0 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：887
goroutine 1 進(jìn)入寫(xiě)操作...
goroutine 1 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：847
goroutine 2 進(jìn)入寫(xiě)操作...
goroutine 2 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：59
goroutine 3 進(jìn)入寫(xiě)操作...
goroutine 3 寫(xiě)入結(jié)束，新值為：81

下面再來(lái)看兩個(gè)示例。

【示例 1】多個(gè)讀操作同時(shí)讀取一個(gè)變量時(shí)，雖然加了鎖，但是讀操作是不受影響的。（讀和寫(xiě)是互斥的，讀和讀不互斥）

package main
import (
    "sync"
    "time"
)
var m *sync.RWMutex
func main() {
    m = new(sync.RWMutex)
    // 多個(gè)同時(shí)讀
    go read(1)
    go read(2)
    time.Sleep(2*time.Second)
}
func read(i int) {
    println(i,"read start")
    m.RLock()
    println(i,"reading")
    time.Sleep(1*time.Second)
    m.RUnlock()
    println(i,"read over")
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

1 read start
1 reading
2 read start
2 reading
1 read over
2 read over

【示例 2】由于讀寫(xiě)互斥，所以寫(xiě)操作開(kāi)始的時(shí)候，讀操作必須要等寫(xiě)操作進(jìn)行完才能繼續(xù)，不然讀操作只能繼續(xù)等待。

package main
import (
    "sync"
    "time"
)
var m *sync.RWMutex
func main() {
    m = new(sync.RWMutex)
    // 寫(xiě)的時(shí)候啥也不能干
    go write(1)
    go read(2)
    go write(3)
    time.Sleep(2*time.Second)
}
func read(i int) {
    println(i,"read start")
    m.RLock()
    println(i,"reading")
    time.Sleep(1*time.Second)
    m.RUnlock()
    println(i,"read over")
}
func write(i int) {
    println(i,"write start")
    m.Lock()
    println(i,"writing")
    time.Sleep(1*time.Second)
    m.Unlock()
    println(i,"write over")
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

1 write start
3 write start
1 writing
2 read start
1 write over
2 reading

到此這篇關(guān)于Go語(yǔ)言sync包與鎖實(shí)現(xiàn)限制線(xiàn)程對(duì)變量的訪(fǎng)問(wèn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語(yǔ)言sync包與鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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