✨✨ 欢迎大家来到景天科技苑✨✨
?? 养成好习惯，先赞后看哦~??
? 作者简介：景天科技苑
?《头衔》：大厂架构师，华为云开发者社区专家博主，阿里云开发者社区专家博主，CSDN全栈领域优质创作者，掘金优秀博主，51CTO博客专家等。
?《博客》：Python全栈，Golang开发，PyQt5和Tkinter桌面开发，小程序开发，人工智能，js逆向，App逆向，网络系统安全，数据分析，Django，fastapi，flask等框架，云原生K8S，linux，shell脚本等实操经验，网站搭建，数据库等分享。
所属的专栏：Go语言开发零基础到高阶实战
景天的主页：景天科技苑
文章目录
Go语言中的Sync锁一、互斥锁（Mutex）1.1 基本用法1.2 使用sync.WaitGroup等待一组Goroutine完成1.3 注意事项 二、读写锁（RWMutex）2.1 基本用法2.2 注意事项 三、Once（一次执行）3.1 基本用法3.2 注意事项 四、总结
Go语言中的Sync锁
在Go语言的并发编程中，如何确保多个goroutine安全地访问共享资源是一个关键问题。Go语言提供了sync包，其中包含了多种同步原语，用于解决并发编程中的同步问题。本文将详细介绍sync包中的锁机制，并结合实际案例，帮助读者理解和使用这些锁。
要想解决临界资源安全的问题，很多编程语言的解决方案都是同步。
通过上锁的方式，某一时间段，只能允许一个goroutine来访问这个共享数据，当前goroutine访问完毕， 解锁后，其他的goroutine才 能来访问。
我们可以借助于sync包下的锁操作。 synchronization
但是实际上，在Go的并发编程中有一句很经典的话：不要以共享内存的方式去通信:锁，而要以通信的方式去共享内存。
共享内存的方式
锁：多个线程拿的是同一个钥匙，go语言不建议使用锁机制来解决。不要以共享内存的方式去通信
而要以通信的方式去共享内存 go语言更建议我们使用 chan（通道） 来解决安全问题。（后面会学）
在Go语言中并不鼓励用锁保护共享状态的方式，在不同的Goroutine中分享信息(以共享内存的方式去通信)。
而是鼓励通过channeI将共享状态或共享状态的变化在各个Goroutine之间传递(以通信的方式去共享内存)，这样同样能像用锁一样保证在同一的时间只有一个Goroutine访问共享状态。
当然，在主流的编程语言中为了保证多线程之间共享数据安全性和一致性，都会提供一套基本的同步工具集，如锁，条件变量，原子操作等等。
Go语言标准库也毫不意外的提供了这些同步机制，使用方式也和其他语言也差不多。
一、互斥锁（Mutex）
互斥锁（sync.Mutex）是最基本的同步机制之一，用于确保同一时间只有一个goroutine能够访问特定的资源。
当一个goroutine持有互斥锁时，其他试图获取该锁的goroutine将会被阻塞，直到锁被释放。
1.1 基本用法
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")// 定义全局变量 票库存为10张var tickets int = 10// 定义一个锁 Mutex 锁头var mutex sync.Mutexfunc main() { go saleTicket("张三") go saleTicket("李四") go saleTicket("王五") go saleTicket("赵六") time.Sleep(time.Second * 5)}// 售票函数func saleTicket(name string) { for { // 在拿到共享资源之前先上锁 mutex.Lock() if tickets > 0 { time.Sleep(time.Millisecond * 1) fmt.Println(name, "剩余票的数量为：", tickets) tickets-- } else { // 票卖完，解锁 mutex.Unlock() fmt.Println("票已售完") break } // 操作完毕后，解锁 mutex.Unlock() }}上锁之后，就不会出现问题了
1.2 使用sync.WaitGroup等待一组Goroutine完成
sync.WaitGroup类型可以用来等待一组Goroutine完成。例如：
package mainimport ( "fmt" "sync" "time")// waitgroup、var wg sync.WaitGroupfunc main() { // 公司最后关门的人 0 // wg.Add(2) wg.Add(2)来告诉WaitGroup我们要等待两个Goroutine完成 开启几个协程，就add几个 // wg.Done() 我告知我已经结束了 defer wg.Done()来在Goroutine完成时通知WaitGroup // 开启几个协程，就add几个 wg.Add(2) go test1() go test2() fmt.Println("main等待ing") wg.Wait() // 等待 wg 归零，wg.Wait()来等待所有Goroutine完成 代码才会继续向下执行 fmt.Println("end") // 理想状态：所有协程执行完毕之后，自动停止。 //如果每次都强制设置个等待时间。那么协程代码也可能在这个时间内还没跑完，也可能提前就跑完了，所以设置死的等待时间不合理。此时就需要用到了等待组WaitGroup //time.Sleep(1 * time.Second)}func test1() { for i := 0; i < 10; i++ { time.Sleep(1 * time.Second) fmt.Println("test1--", i) } wg.Done() //这里就将该代码块放在了其他逻辑之后}func test2() { defer wg.Done() // defer wg.Done()来在Goroutine完成时通知WaitGroup 如果不用defer就得把该方法放在其他代码之后 for i := 0; i < 10; i++ { fmt.Println("test2--", i) }}主线程会等待所有协程执行完毕，才继续往下执行代码
1.3 注意事项
避免死锁：确保在获取锁之后，无论发生什么情况（包括panic），都能够释放锁。可以使用defer语句来确保锁的释放。
减少锁的持有时间：锁的持有时间越长，其他goroutine被阻塞的时间就越长，系统的并发性能就越差。因此，应该尽量减少锁的持有时间，只在必要的代码段中持有锁。
避免嵌套锁：尽量避免在一个锁已经持有的情况下再尝试获取另一个锁，这可能会导致死锁。
避免忘记调用Done：如果忘记调用Done方法，WaitGroup将会永远等待下去，导致程序无法正常结束。
避免负数计数器：调用Add方法时，如果传入的参数为负数，或者导致计数器变为负数，将会导致panic。
二、读写锁（RWMutex）
读写锁（sync.RWMutex）允许多个goroutine同时读取资源，但在写入时会阻塞所有其他读和写的goroutine。读写锁可以提高读多写少的场景下的并发性能。
2.1 基本用法
package mainimport ( "fmt" "sync")var ( data map[string]int rwMu sync.RWMutex)func readData(key string) int { rwMu.RLock() defer rwMu.RUnlock() return data[key]}func writeData(key string, value int) { rwMu.Lock() defer rwMu.Unlock() data[key] = value}func main() { data = make(map[string]int) var wg sync.WaitGroup // 写操作 for i := 0; i < 10; i++ { wg.Add(1) go func(i int) { defer wg.Done() writeData(fmt.Sprintf("key%d", i), i*10) }(i) } // 读操作 for i := 0; i < 100; i++ { wg.Add(1) go func(i int) { defer wg.Done() value := readData(fmt.Sprintf("key%d", i%10)) fmt.Printf("Read: key%d = %d\n", i%10, value) }(i) } wg.Wait()}
在上述代码中，我们定义了一个全局变量data和一个读写锁rwMu。readData函数用于读取data中的值，在读取之前先获取读锁，读取完成后释放读锁。
writeData函数用于写入data中的值，在写入之前先获取写锁，写入完成后释放写锁。
在main函数中，我们启动了10个写goroutine和100个读goroutine，分别调用writeData和readData函数。通过sync.WaitGroup等待所有goroutine完成。
2.2 注意事项
避免写锁长时间持有：写锁会阻塞所有其他读和写的goroutine，因此应该尽量减少写锁的持有时间。
读多写少场景：读写锁适用于读多写少的场景，如果写操作非常频繁，读写锁的性能优势可能会消失。
避免嵌套锁：与互斥锁类似，读写锁也应该避免嵌套使用。
三、Once（一次执行）
sync.Once用于确保某个操作只执行一次，无论有多少个goroutine调用它。这对于单例模式或初始化只执行一次的场景非常有用。
3.1 基本用法
package mainimport ( "fmt" "sync")var ( once sync.Once message string)func initMessage() { message = "Hello, World!"}func printMessage() { once.Do(initMessage) fmt.Println(message)}func main() { var wg sync.WaitGroup for i := 0; i < 10; i++ { wg.Add(1) go func() { defer wg.Done() printMessage() }() } wg.Wait()}
在上述代码中，我们定义了一个全局变量message和一个sync.Once类型的变量once。
initMessage函数用于初始化message的值。printMessage函数通过once.Do方法确保initMessage只被调用一次，然后打印出message的值。
在main函数中，我们启动了10个goroutine，每个goroutine都调用printMessage函数。通过sync.WaitGroup等待所有goroutine完成。
3.2 注意事项
避免重复初始化：sync.Once确保某个操作只执行一次，因此它通常用于初始化全局变量或执行其他只需要执行一次的操作。
性能开销：虽然sync.Once的性能开销很小，但在高性能要求的场景下，仍然需要注意其使用。
四、总结
本文详细介绍了Go语言中sync包中的锁机制，包括互斥锁（sync.Mutex）、读写锁（sync.RWMutex）、Once（一次执行）和WaitGroup（等待组）。
通过实际案例，帮助读者理解和使用这些锁。在并发编程中，正确地使用这些同步原语，可以确保多个goroutine安全地访问共享资源，避免数据竞争和其他并发问题。希望本文能够对大家有所帮助。