有時(shí)候在Go代碼中可能會存在多個(gè)goroutine同時(shí)操作一個(gè)資源（臨界區(qū)），這種情況會發(fā)生競態(tài)問題（數(shù)據(jù)競態(tài)）。Sync包主要實(shí)現(xiàn)了并發(fā)任務(wù)同步WaitGroup的幾種方法和并發(fā)安全的互斥鎖和讀寫鎖方法，還實(shí)現(xiàn)了比較特殊的兩個(gè)方法，一個(gè)是保持只執(zhí)行一次的Once方法和線程安全的Map。

sync.WaitGroup(同步等待)

sync.WaitGroup內(nèi)部維護(hù)著一個(gè)計(jì)數(shù)器Add()，計(jì)數(shù)器的值可以增加和減少。例如當(dāng)我們啟動了N 個(gè)并發(fā)任務(wù)時(shí)，就將計(jì)數(shù)器值增加N。每個(gè)任務(wù)完成時(shí)通過調(diào)用Done()方法將計(jì)數(shù)器減1，底層為Add(-1)。通過調(diào)用Wait()來等待并發(fā)任務(wù)執(zhí)行完，當(dāng)計(jì)數(shù)器值為0時(shí)，表示所有并發(fā)任務(wù)已經(jīng)完成。

var x int64 var wg sync.WaitGroupfunc add() {for i := 0; i < 5000; i++ {x = x + 1 //數(shù)據(jù)競爭}wg.Done() } func main() {wg.Add(2)go add()go add()wg.Wait()fmt.Println(x) }

上面的代碼中我們開啟了兩個(gè)goroutine去累加變量x的值，這兩個(gè)goroutine在訪問和修改x變量的時(shí)候就會存在數(shù)據(jù)競爭，導(dǎo)致最后的結(jié)果與期待的不符。

sync.Mutex(互斥鎖)

互斥鎖是一種常用的控制共享資源訪問的方法，它能夠保證同時(shí)只有一個(gè)goroutine可以訪問共享資源。Go語言中使用sync包的Mutex類型來實(shí)現(xiàn)互斥鎖。 使用互斥鎖來修復(fù)上面代碼的問題：

var x int64 var wg sync.WaitGroup var lock sync.Mutexfunc add() {for i := 0; i < 5000; i++ {lock.Lock() // 加鎖x = x + 1lock.Unlock() // 解鎖}wg.Done() } func main() {wg.Add(2)go add()go add()wg.Wait()fmt.Println(x) }

使用互斥鎖能夠保證同一時(shí)間有且只有一個(gè)goroutine進(jìn)入臨界區(qū)，其他的goroutine則在等待鎖；當(dāng)互斥鎖釋放后，等待的goroutine才可以獲取鎖進(jìn)入臨界區(qū)，多個(gè)goroutine同時(shí)等待一個(gè)鎖時(shí)，喚醒的策略是隨機(jī)的。

sync.RWMutex(讀寫互斥鎖)

互斥鎖是完全互斥的，但是有很多實(shí)際的場景下是讀多寫少的，當(dāng)我們并發(fā)的去讀取一個(gè)資源不涉及資源修改的時(shí)候是沒有必要加鎖的，這種場景下使用讀寫鎖是更好的一種選擇。讀寫鎖在Go語言中使用sync包中的RWMutex類型。

讀寫鎖分為兩種：讀鎖和寫鎖。當(dāng)一個(gè)goroutine獲取讀鎖之后，其他的goroutine如果是獲取讀鎖會繼續(xù)獲得鎖，如果是獲取寫鎖就會等待；當(dāng)一個(gè)goroutine獲取寫鎖之后，其他的goroutine無論是獲取讀鎖還是寫鎖都會等待。

讀寫鎖示例：

var (x int64wg sync.WaitGrouplock sync.Mutexrwlock sync.RWMutex )func write() {// lock.Lock() // 加互斥鎖rwlock.Lock() // 加寫鎖x = x + 1time.Sleep(10 * time.Millisecond) // 假設(shè)讀操作耗時(shí)10毫秒rwlock.Unlock() // 解寫鎖// lock.Unlock() // 解互斥鎖wg.Done() }func read() {// lock.Lock() // 加互斥鎖rwlock.RLock() // 加讀鎖time.Sleep(time.Millisecond) // 假設(shè)讀操作耗時(shí)1毫秒rwlock.RUnlock() // 解讀鎖// lock.Unlock() // 解互斥鎖wg.Done() }func main() {start := time.Now()for i := 0; i < 10; i++ {wg.Add(1)go write()}for i := 0; i < 1000; i++ {wg.Add(1)go read()}wg.Wait()end := time.Now()fmt.Println(end.Sub(start)) }

需要注意的是讀寫鎖非常適合讀多寫少的場景，如果讀和寫的操作差別不大，讀寫鎖的優(yōu)勢就發(fā)揮不出來。

sync.Once(單例)

說在前面的話：這是一個(gè)進(jìn)階知識點(diǎn)。

在編程的很多場景下我們需要確保某些操作在高并發(fā)的場景下只執(zhí)行一次，例如只加載一次配置文件、只關(guān)閉一次通道等。

Go語言中的sync包中提供了一個(gè)針對只執(zhí)行一次場景的解決方案–sync.Once。

sync.Once只有一個(gè)Do方法，其簽名如下：

func (o *Once) Do(f func()) {}

注意：如果要執(zhí)行的函數(shù)f需要傳遞參數(shù)就需要搭配閉包來使用。

sync.Map(線程安全map)

Go語言中內(nèi)置的map不是并發(fā)安全的。請看下面的示例：

var m = make(map[string]int)func get(key string) int {return m[key] }func set(key string, value int) {m[key] = value }func main() {wg := sync.WaitGroup{}for i := 0; i < 20; i++ {wg.Add(1)go func(n int) {key := strconv.Itoa(n)set(key, n)fmt.Printf("k=:%v,v:=%v\n", key, get(key))wg.Done()}(i)}wg.Wait() }

上面的代碼開啟少量幾個(gè)goroutine的時(shí)候可能沒什么問題，當(dāng)并發(fā)多了之后執(zhí)行上面的代碼就會報(bào)fatal error: concurrent map writes錯(cuò)誤。

像這種場景下就需要為map加鎖來保證并發(fā)的安全性了，Go語言的sync包中提供了一個(gè)開箱即用的并發(fā)安全版map–sync.Map。開箱即用表示不用像內(nèi)置的map一樣使用make函數(shù)初始化就能直接使用。同時(shí)sync.Map內(nèi)置了諸如Store、Load、LoadOrStore、Delete、Range等操作方法。

var m = sync.Map{}func main() {wg := sync.WaitGroup{}for i := 0; i < 20; i++ {wg.Add(1)go func(n int) {key := strconv.Itoa(n)m.Store(key, n)value, _ := m.Load(key)fmt.Printf("k=:%v,v:=%v\n", key, value)wg.Done()}(i)}wg.Wait() }

sync/atomic(原子操作)

代碼中的加鎖操作因?yàn)樯婕皟?nèi)核態(tài)的上下文切換會比較耗時(shí)、代價(jià)比較高。針對基本數(shù)據(jù)類型我們還可以使用原子操作來保證并發(fā)安全，因?yàn)樵硬僮魇荊o語言提供的方法它在用戶態(tài)就可以完成，因此性能比加鎖操作更好。Go語言中原子操作由內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)庫sync/atomic提供。

方法操作類型

func LoadInt32(addr *int32) (val int32)	讀取操作
func LoadInt64(addr *int64) (val int64)	讀取操作
func LoadUint32(addr *uint32) (val uint32)	讀取操作
func LoadUint64(addr *uint64) (val uint64)	讀取操作
func LoadUintptr(addr *uintptr) (val uintptr)	讀取操作
func LoadPointer(addr *unsafe.Pointer) (val unsafe.Pointer)	讀取操作
func StoreInt32(addr *int32, val int32)	寫入操作
func StoreInt64(addr *int64, val int64)	寫入操作
func StoreUint32(addr *uint32, val uint32)	寫入操作
func StoreUint64(addr *uint64, val uint64)	寫入操作
func StoreUintptr(addr *uintptr, val uintptr)	寫入操作
func StorePointer(addr *unsafe.Pointer, val unsafe.Pointer)	寫入操作
func AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32)	修改操作
func AddInt64(addr *int64, delta int64) (new int64)	修改操作
func AddUint32(addr *uint32, delta uint32) (new uint32)	修改操作
func AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)	修改操作
func AddUintptr(addr *uintptr, delta uintptr) (new uintptr)	修改操作
func SwapInt32(addr *int32, new int32) (old int32)	交換操作
func SwapInt64(addr *int64, new int64) (old int64)	交換操作
func SwapUint32(addr *uint32, new uint32) (old uint32)	交換操作
func SwapUint64(addr *uint64, new uint64) (old uint64)	交換操作
func SwapUintptr(addr *uintptr, new uintptr) (old uintptr)	交換操作
func SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)	交換操作
func CompareAndSwapInt32(addr *int32, old, new int32) (swapped bool)	比較并交換操作
func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)	比較并交換操作
func CompareAndSwapUint32(addr *uint32, old, new uint32) (swapped bool)	比較并交換操作
func CompareAndSwapUint64(addr *uint64, old, new uint64) (swapped bool)	比較并交換操作
func CompareAndSwapUintptr(addr *uintptr, old, new uintptr) (swapped bool)	比較并交換操作
func CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)	比較并交換操作

示例：

package mainimport ("fmt""sync""sync/atomic""time" )var x int64 var l sync.Mutex var wg sync.WaitGroup// 普通版加函數(shù) func add() {// x = x + 1x++ // 等價(jià)于上面的操作wg.Done() }// 互斥鎖版加函數(shù) func mutexAdd() {l.Lock()x++l.Unlock()wg.Done() }// 原子操作版加函數(shù) func atomicAdd() {atomic.AddInt64(&x, 1)wg.Done() }func main() {start := time.Now()for i := 0; i < 10000; i++ {wg.Add(1)//go add() // 普通版add函數(shù) 不是并發(fā)安全的//go mutexAdd() // 加鎖版add函數(shù) 是并發(fā)安全的，但是加鎖性能開銷大go atomicAdd() // 原子操作版add函數(shù) 是并發(fā)安全，性能優(yōu)于加鎖版}wg.Wait()end := time.Now()fmt.Println(x)fmt.Println(end.Sub(start)) }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的并发安全Sync包的使用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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