网站的结构与布局优化设计,网站及搜索引擎优化建议,页面设计的原则,学生制作个人网站文章目录 1 go语言并发编程学习-mutex1.1 学习过程1.2 如何解决资源并发访问的问题#xff1f;【基本用法】1.2.1 并发访问带来的问题1.2.1.1 导致问题的原因 1.2.2 race detector检查data race1.2.3 mutex的基本实现机制以及使用方法1.2.3.1 具体使用-11.2.3.1 具体使用-2 1 … 文章目录 1 go语言并发编程学习-mutex1.1 学习过程1.2 如何解决资源并发访问的问题【基本用法】1.2.1 并发访问带来的问题1.2.1.1 导致问题的原因 1.2.2 race detector检查data race1.2.3 mutex的基本实现机制以及使用方法1.2.3.1 具体使用-11.2.3.1 具体使用-2 1 go语言并发编程学习-mutex
1.1 学习过程 1.2 如何解决资源并发访问的问题【基本用法】
本小节主要为了解答以下问题
为什么需要解决并发访问的问题怎么通过race detector来查找程序中的data racemutex的基本机制和基本使用方法
1.2.1 并发访问带来的问题
1. 多个goroutine并发更新计数器
在多个goroutine的情况下并发更新计数器得到的值可能不符合预期。
package mainimport (fmtsync
)var counter int
var wg sync.WaitGroupfunc increment() {defer wg.Done()counter 100
}func main() {wg.Add(1000) // 这个可以先不管理解为main函数需要等待goroutine都执行完才能退出可以把wg相关全去掉在main函数后面加上time.sleep(time.second * 10)for i : 0; i 1000; i {go increment()}wg.Wait()fmt.Println(Final counter:, counter) // 期望输出 2但可能输出 0 或 1
}2. 更新用户的账户余额
在用户收入和支出的时候如果不同的goroutine同时对该账户余额进行更新处理的时候可能会导致余额错误
package mainimport (fmtsync
)var balance int 1000
var wg sync.WaitGroupfunc deposit(amount int) {defer wg.Done()balance amount
}func withdraw(amount int) {defer wg.Done()balance - amount
}func main() {wg.Add(2000)for i : 0; i 1000; i {go deposit(1)go withdraw(1)}wg.Wait()fmt.Println(Final balance:, balance) // 期望输出 1000但可能输出其他值
}3. 秒杀系统
没有互斥锁的情况下可能会出现超卖的情况。也就是商品已经没有了但是还是可以进行出售商品商品数量减1的操作。
package mainimport (fmtsync
)var stock int 10
var wg sync.WaitGroupfunc purchase() {defer wg.Done()if stock 0 {fmt.Println(Stock:, stock)stock--}
}func main() {wg.Add(100000)for i : 0; i 100000; i {go purchase()}wg.Wait()fmt.Println(Final stock:, stock) // 期望输出 0但可能输出负数
}还有一些其他的场景比如并发写入buffer等等不解决并发访问的问题就会发生很严重的后果。
1.2.1.1 导致问题的原因
并发访问问题的核心在于对共享资源的非原子性操作。临界区是指一段需要独占访问的代码块多个goroutine在执行这段代码时如果没有同步机制如互斥锁来保证互斥访问就可能会产生数据竞争导致数据不一致和其他问题。以下从临界区的角度来解释这些问题。下面分析多个goroutine并发更新计数器
计数器的更新操作通常包括以下步骤
读取当前计数器的值对读取的值进行加法运算将结果写回计数器
在并发情况下如果两个goroutine同时执行这三个步骤中的任意一个步骤没有同步机制来保证这三个步骤是原子操作就会产生问题
Goroutine 1: 读取 counter 0
Goroutine 2: 读取 counter 0
Goroutine 1: counter 0 1 counter 1
Goroutine 2: counter 0 1 counter 1 覆盖了Goroutine 1的结果
那么怎么在程序运行的时候发现呢可以参考一下race detector工具
1.2.2 race detector检查data race
可以使用上文的秒杀系统作为例子。写这个的时候图片转存失败因此决定用极客上的图片。 1、 在执行go run counter.go的时候会出现以下结果是可以正常运行通过的但是结果不如愿 2、但是假如race之后go run -race main.go 这个警告不但会告诉你有并发问题,而且还会告诉你哪个goroutiine在哪一行对哪个变量有写操作,同时,哪个goroutine在哪一行对哪个变量有读操作,就是这些并发的读写访问,引起了datarace。 例子中的goroutine 10 对内存地址0x000126010有读的操作(ctounter.go文件第16行),同时,goroutine7对内存地址0x00c000126010有写的操作(counter.go文件第16行)。而且还可能有多个goroutine在同时进行读写,所以,警告信息可能会很长。
总结一下,通过在编译的时候插入一些指令,在运行时通过这些插入的指令检测并发读写从而发现data race问题,就是这个工具的实现机制。 既然这个例子存在data race问题,我们就要想办法来解决它。这个时候,我们这节课的主角Mutex就要登场了,它可以轻松地消除掉data race。 具体怎么做呢?下面,我就结合这个例子,来具体说一说Mutex的基本用法。
1.2.3 mutex的基本实现机制以及使用方法 mutex的基本实现的机制就是每次只允许一个goroutine进入临界区具体就是进入临界区的时候给临界区加上一个锁禁止其他goroutine进入临界区在退出临界区的时候释放锁从而允许其他goroutine进入。
Mutex 是 Go 语言中常用的同步原语用于控制对共享资源的独占访问。Mutex 实现了 sync.Locker 接口该接口定义了两个方法Lock 和 Unlock。在解释 Mutex 的基本使用方法之前先简单介绍一下 sync.Locker 接口
type Locker interface { Lock() Unlock()
} 任何实现了 Lock 和 Unlock 方法的类型都可以被视为 Locker所以 sync.Mutex 也实现了这个接口。以下是一个基本的 sync.Mutex 的使用方法
1、基本使用方法
声明一个sync.Mutex类型的变量无需初始化
var mutex sync.Mutex 2、在需要保护的临界区前调用 Lock 方法
mutex.Lock() 3、在临界区结束后调用 Unlock 方法
mutex.Unlock() 1.2.3.1 具体使用-1
这种使用主要是在临界区代码中直接使用mutex即可。
package mainimport (fmtsync
)var stock int 10
var wg sync.WaitGroup
var mutex sync.Mutexfunc purchase() {defer wg.Done()mutex.Lock() // 加锁进入临界区defer mutex.Unlock() // 确保解锁if stock 0 {fmt.Println(Stock:, stock)stock--}
}func main() {wg.Add(100000)for i : 0; i 100000; i {go purchase()}wg.Wait()fmt.Println(Final stock:, stock) // 期望输出 0但可能输出负数
}1.2.3.1 具体使用-2
该使用是把mutex和临界区资源封装为一个类这样更好的进行复用不暴露内部实现
package mainimport (fmtsync
)// StockManager 结构体封装了库存和互斥锁
type StockManager struct {stock intmutex sync.Mutex
}// NewStockManager 创建一个新的 StockManager
func NewStockManager(initialStock int) *StockManager {return StockManager{stock: initialStock}
}// Purchase 尝试购买一个商品
func (sm *StockManager) Purchase() bool {sm.mutex.Lock()defer sm.mutex.Unlock()if sm.stock 0 {sm.stock--fmt.Println(Purchase successful, remaining stock:, sm.stock)return true}fmt.Println(Purchase failed, out of stock)return false
}// GetStock 获取当前库存
func (sm *StockManager) GetStock() int {sm.mutex.Lock()defer sm.mutex.Unlock()return sm.stock
}func main() {sm : NewStockManager(10)var wg sync.WaitGroupnumUsers : 100000wg.Add(numUsers)for i : 0; i numUsers; i {go func() {defer wg.Done()sm.Purchase()}()}wg.Wait()fmt.Println(Final stock:, sm.GetStock())
}下一篇mutex的原理以及常见的错误。
