很多语言的并发编程很容易在同时修改某个变量的时候,因为操作不是原子的,而出现错误计算,比如一个加法运算使用中的变量被修改,而导致计算结果出错,典型的像统计商品库存。
个人建议只要涉及到共享变量统统使用channel,因为channel源码中使用了互斥锁,它是并发安全的。
我们可以不用,但不可以不了解,手中有粮心中不慌。
并发不安全的例子
数组是并发不安全的,在例子开始前我们要知道append
函数的行为:长度足够在原数组cap
内追加函数,增加len
,长度不够则触发扩容,申请新数组cap
增加一倍,赋值迁移。
所以在这个过程中,仅讨论扩容操作的话可能存在同时申请并赋值的情况,导致漏掉某次扩容增加的数据。
var s []int func appendValue(i int) { s = append(s, i) } func main() { for i := 0; i < 10000; i++ { //10000个协程同时添加切片 go appendValue(i) } time.Sleep(2) fmt.Println(len(s)) }
比如上例,10000 个协程同时为切片增加数据,你可以尝试运行一下,打印出来的一定不是 10000 。
以上并发操作的同一个资源,专业名词叫做临界区。
因为并发操作存在数据竞争,导致数据值意外改写,最后的结果与期待的不符,这种问题统称为竞态问题。
常见于控制商品减库存,控制余额增减等情况。 那么有什么办法解决竞态问题呢?
互斥锁:让访问某个临界区的时候,只有一个 goroutine 可以访问。
原子操作:让某些操作变成原子的,这个后续讨论。
这两个思路贯穿了无数的高并发/分布式方案,区别是在一个进程应用中使用,还是借助某些第三方手段来实现,比如中间件。独孤九剑森罗万象一定要牢牢记住。
互斥锁
Go
语言中互斥锁的用法如下:
var lock sync.Mutex //互斥锁 lock.Lock() //加锁 s = append(s, i) lock.Unlock() //解锁
在访问临界区的前后加上互斥锁,就可以保证不会出现并发问题。
我们修改还是上一个4.7.1的例子,为其增加互斥锁。
var s []int var lock sync.Mutex appendValueSafe := func(i int) { lock.Lock() s = append(s, i) lock.Unlock() } for i := 0; i < 10000; i++ { //10000个协程同时添加切片 go appendValueSafe(i) } time.Sleep(2) fmt.Println(len(s))
对共享变量s的写入操作加互斥锁,保证同一时刻只有一个goroutine修改内容。
加锁之后到解锁之前的内容,同一时刻只有一个访问,无论读写。
无论多少次都输出10000,不会再出现竞态问题。
要注意:如果在写的同时,有并发读操作时,为了防止不要读取到写了一半数据,需要为读操作也加锁。
读写锁
互斥锁是完全互斥的,并发读没有修改的情况下是不会有问题的,也没有必要在并发读的时候加锁不然效率会变低。
用法:
rwlock sync.RWMutex //读锁 rwlock.RLock() rwlock.RUnlock() //写锁 rwlock.Lock() rwlock.Unlock()
并发读不互斥可以同时,在一个写锁获取时,其他所有锁都等待, 口诀:读读不互斥、读写互斥、写写互斥。具体测算速度的代码可以见4.7.3的源码,感兴趣的可以改下注释位置看下效率是有很明显的提升的。
小结
- 学习了几个名词:临界区、竞态问题、互斥锁、原子操作、读写锁。
- 互斥锁:
sync.Mutex
, 读写锁:sync.RWMutex
都是sync
包的。 - 读写锁比互斥锁效率高。
问题:只加写锁可以吗?为什么?