Golang 互斥锁

1. Golang 互斥锁

1.1. 基础知识

对写操作的锁定和解锁, 简称"写锁定"和"写解锁":

func (*RWMutex) Lock() 
func (*RWMutex) Unlock()

对读操作的锁定和解锁, 简称为"读锁定"与"读解锁":

func (*RWMutex) RLock() 
func (*RWMutex) RUnlock()

看个不使用锁的示例:

func printer(str string) {
    
	for _, data := range str {
    
		fmt.Printf("%c", data)
	}
	fmt.Println()
}

func person1() {
    
	printer("hello")
}

func person2() {
    
	printer("world")
}

func main() {
    
	go person1()
	person2()
	time.Sleep(time.Second)
} //输出结果//worhello//ld

加上互斥锁的示例:

var mut sync.Mutex

func printer(str string) {
    
	mut.Lock()
	defer mut.Unlock()
	for _, data := range str {
    
		fmt.Printf("%c", data)
	}
	fmt.Println()
}

func person1() {
    
	printer("hello")
}

func person2() {
    
	printer("world")
}

func main() {
    
	go person1()
	person2()
	time.Sleep(time.Second)
} //输出结果//world//hello

1.2. 注意事项

1.2.1. 互斥锁

• 不要重复锁定互斥锁: 对一个已经被锁定的互斥锁进行锁定, 是会立即阻塞当前的 goroutine, 这个 goroutine 所执行的流程, 会一直停滞在调用该互斥锁的 Lock 方法的那行代码上。(注意: 这种由 Go 语言运行时系统自行抛出的 panic 都属于致命错误, 都是无法被恢复的, 调用 recover 函数对它们起不到任何作用。也就是说, 一旦产生死锁, 程序必然崩溃。)
• 不要忘记解锁互斥锁, 必要时使用 defer 语句: 因为在一个 goroutine 执行的流程中, 可能会出现诸如"锁定、解锁、再锁定、再解锁"的操作, 所以如果我们忘记了中间的解锁操作, 那就一定会造成重复锁定。

var mutex sync.Mutex

func write() {
    
	defer mutex.Unlock() // 通过 defer 解锁
	mutex.Lock()         // 获取临界资源, 执行具体逻辑。..
}

• 不要对尚未锁定或者已解锁的互斥锁解锁: 这个程序会直接 panic。

var mutex sync.Mutex // 定义互斥锁变量 mutex

func main() {
    
	mutex.Lock()
	mutex.Unlock()
	mutex.Unlock() // fatal error: sync: unlock of unlocked mutexreturn
}

• 不要在多个函数之间直接传递互斥锁: 互斥锁是一结构体类型, 即值类型, 把它传给一个函数、将它从函数中返回、把它赋给其他变量、让它进入某个通道都会导致它的副本的产生。因此, 原值和它的副本、以及多个副本之间都是完全独立的, 它们都是不同的互斥锁。

1.2.2. 读写锁

• 在写锁已被锁定的情况下再试图锁定写锁, 会阻塞当前的 goroutine;
• 在写锁已被锁定的情况下试图锁定读锁, 也会阻塞当前的 goroutine;
• 在读锁已被锁定的情况下试图锁定写锁, 同样会阻塞当前的 goroutine;
• 在读锁已被锁定的情况下再试图锁定读锁, 并不会阻塞当前的 goroutine;
• 解锁"读写锁中未被锁定的写锁", 会立即引发 panic, 对于读锁也是如此。

上面写的有点啰嗦, 我用大白话总结一下: 我读数据时, 你可以去读, 因为我两的数据是一样的; 我读数据时, 你不能写, 你写了, 数据就变了, 我还读个鬼啊; 我写数据时, 你不能读, 也不能写, 我就是这么强势。下面看一个实例:

var count int
var mutex sync.RWMutex

func write(n int) {
    
	rand.Seed(time.Now().UnixNano())
	fmt.Printf("写 goroutine %d 正在写数据。..\n", n)
	mutex.Lock()
	num := rand.Intn(500)
	count = num
	fmt.Printf("写 goroutine %d 写数据结束, 写入新值 %d\n", n, num)
	mutex.Unlock()
}
func read(n int) {
    
	mutex.RLock()
	fmt.Printf("读 goroutine %d 正在读取数据。..\n", n)
	num := count
	fmt.Printf("读 goroutine %d 读取数据结束, 读到 %d\n", n, num)
	mutex.RUnlock()
}

func main() {
    
	for i := 0; i < 10; i++ {
    
		go read(i + 1)
	}

	for i := 0; i < 10; i++ {
    
		go write(i + 1)
	}
	time.Sleep(time.Second * 5)
}

输出结果:

读 goroutine 1 正在读取数据。..
读 goroutine 1 读取数据结束, 读到 0
读 goroutine 7 正在读取数据。..
读 goroutine 7 读取数据结束, 读到 0
读 goroutine 3 正在读取数据。..
读 goroutine 3 读取数据结束, 读到 0
读 goroutine 10 正在读取数据。..
读 goroutine 10 读取数据结束, 读到 0
读 goroutine 8 正在读取数据。..
读 goroutine 8 读取数据结束, 读到 0
读 goroutine 6 正在读取数据。..
读 goroutine 5 正在读取数据。..
读 goroutine 5 读取数据结束, 读到 0
写 goroutine 2 正在写数据。..
读 goroutine 4 正在读取数据。..
读 goroutine 4 读取数据结束, 读到 0
写 goroutine 4 正在写数据。..
写 goroutine 3 正在写数据。..
读 goroutine 2 正在读取数据。..
读 goroutine 2 读取数据结束, 读到 0
写 goroutine 9 正在写数据。..
读 goroutine 6 读取数据结束, 读到 0
写 goroutine 7 正在写数据。..
读 goroutine 9 正在读取数据。..
读 goroutine 9 读取数据结束, 读到 0
写 goroutine 6 正在写数据。..
写 goroutine 1 正在写数据。..
写 goroutine 8 正在写数据。..
写 goroutine 10 正在写数据。..
写 goroutine 5 正在写数据。..
写 goroutine 2 写数据结束, 写入新值 365
写 goroutine 4 写数据结束, 写入新值 47
写 goroutine 3 写数据结束, 写入新值 468
写 goroutine 9 写数据结束, 写入新值 155
写 goroutine 7 写数据结束, 写入新值 112
写 goroutine 6 写数据结束, 写入新值 490
写 goroutine 1 写数据结束, 写入新值 262
写 goroutine 8 写数据结束, 写入新值 325
写 goroutine 10 写数据结束, 写入新值 103
写 goroutine 5 写数据结束, 写入新值 353

可以看出前面 10 个协程可以并行读取数据, 后面 10 个协程, 就全部阻塞在了"… 正在写数据。…"过程, 等读完了, 然后 10 个协程就开始依次写。

1.3. 总结

本章的内容不多, 主要需要注意互斥锁和读写锁的几条注意事项, 读写锁其实就是更细粒度的锁划分, 为了能让程序更好并发, 上面已经讲述的非常清楚, 这里就不再啰嗦。唯一再强调的一点, 无论是互斥锁还是读写锁, 我们都不要试图去解锁未锁定的锁, 因为这样会引发不可恢复的 panic。