Go 中的锁

Go 语言提供了多种锁机制，用于在并发编程中保护共享资源。常见的锁包括 互斥锁、读写锁 和 sync.Map 的安全锁。

1. 互斥锁（Mutex）

原理

互斥锁（sync.Mutex）是一种最简单的锁机制，用于保护共享资源的独占访问。当一个 Goroutine 获取了互斥锁后，其他 Goroutine 必须等待锁释放才能访问共享资源。

特点

• 独占访问：同一时间只有一个 Goroutine 可以持有锁。
• 阻塞等待：未获取锁的 Goroutine 会阻塞，直到锁被释放。
• 简单易用：适用于简单的临界区保护。

使用场景

• 适用于对共享资源的独占访问场景。
• 适用于临界区较小的场景。

2. 读写锁（RWMutex）

原理

读写锁（sync.RWMutex）是一种更高效的锁机制，允许多个 Goroutine 同时读取共享资源，但只允许一个 Goroutine 写入共享资源。

特点

• 读共享：多个 Goroutine 可以同时获取读锁。
• 写独占：只有一个 Goroutine 可以获取写锁，且写锁与读锁互斥。
• 高效并发：适用于读多写少的场景。

使用场景

• 适用于读操作远多于写操作的场景。
• 适用于需要高并发读取共享资源的场景。

3. sync.Map 的安全锁

原理

sync.Map 是 Go 语言提供的一种并发安全的映射类型，内部通过锁机制和分段存储实现高效的并发访问。

特点

• 并发安全：无需额外加锁即可安全地并发访问。
• 高效读写：通过分段锁和原子操作优化性能。
• 动态扩展：支持动态扩展存储空间。

使用场景

• 适用于需要高并发读写的映射场景。
• 适用于键值对数量动态变化的场景。

以下是 Go 语言中三种锁的工作原理流程图：

三种锁使用实例

互斥锁

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var (
    counter int
    mutex   sync.Mutex
)

func increment() {
    mutex.Lock() // 加锁
    counter++
    mutex.Unlock() // 解锁
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            increment()
        }()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final Counter Value:", counter)
}

Final Counter Value: 1000

读写锁（RWMutex）

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var (
    data    map[string]string
    rwMutex sync.RWMutex
)

func readData(key string) string {
    rwMutex.RLock() // 加读锁
    defer rwMutex.RUnlock() // 解读锁
    return data[key]
}

func writeData(key, value string) {
    rwMutex.Lock() // 加写锁
    defer rwMutex.Unlock() // 解写锁
    data[key] = value
}

func main() {
    data = make(map[string]string)
    var wg sync.WaitGroup

    // 写操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        writeData("name", "Alice")
    }()

    // 读操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        fmt.Println("Name:", readData("name"))
    }()

    wg.Wait()
}

Name: Alice

sync.Map 的安全锁

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var sm sync.Map

    // 存储数据
    sm.Store("name", "Alice")
    sm.Store("age", 30)

    // 读取数据
    if value, ok := sm.Load("name"); ok {
        fmt.Println("Name:", value)
    }

    // 遍历数据
    sm.Range(func(key, value interface{}) bool {
        fmt.Printf("Key: %v, Value: %v\n", key, value)
        return true
    })
}

Name: Alice
Key: name, Value: Alice
Key: age, Value: 30