Golang之並發資源競爭(互斥鎖)

並發本身並不複雜，但是因為有了資源競爭的問題，就使得我們開發出好的並發程式變得複雜起來，因為會引起很多莫名其妙的問題。

package mainimport (    "fmt"    "runtime"    "sync")var (    count int32    wg    sync.WaitGroup)func main() {    wg.Add(2)    go incCount()    go incCount()    wg.Wait()    fmt.Println(count)}func incCount() {    defer wg.Done()    for i := 0; i < 2; i++ {        value := count        runtime.Gosched()        value++        count = value    }}

這是一個資源競爭的例子。我們可以多運行幾次這個程式，會發現結果可能是 2 ，也可以是 3 ，也可能是 4 。因為共用資源count變數沒有任何同步保護，所以兩個goroutine都會對其進行讀寫，會導致對已經計算好的結果覆蓋，以至於產生錯誤結果。這裡我們示範一種可能，兩個goroutine我們暫時稱之為g1和g2。

 g1讀取到count為 0 。

 然後g1暫停了，切換到g2運行，g2讀取到count也為 0 。

 g2暫停，切換到g1，g1對count+1，count變為 1 。

 g1暫停，切換到g2，g2剛剛已經擷取到值 0 ，對其+1，最後賦值給count還是 1 。

 

 有沒有注意到，剛剛g1對count+1的結果被g2給覆蓋了，兩個goroutine都+1還是 1 。

不再繼續示範下去了，到這裡結果已經錯了，兩個goroutine相互覆蓋結果。我們這裡的runtime.Gosched()是讓當前goroutine暫停意思。退回執行隊列，讓其他等待的goroutine運行，目的是讓我們示範資源競爭的結果更明顯。注意，這裡還會牽涉到CPU問題，多核會並行，那麼資源競爭的效果更明顯。

所以我們對於同一個資源的讀寫必須是原子化的，也就是說，同一時間只能有一個goroutine對共用資源進行讀寫操作。

 

共用資源競爭的問題，非常複雜，並且難以察覺，好在Go提供了一個工具來協助我們檢查，這個就是go build -race命令。我們在當前項目目錄下執行這個命令，產生一個可以執行檔案，然後再運行這個可執行檔，就可以看到列印出的檢測資訊。

go build -race

多加了一個-race標誌，這樣產生的可執行程式就內建了檢測資源競爭的功能。下面我們運行，也是在終端運行。

./hello

我這裡樣本產生的可執行檔名是hello，所以是這麼啟動並執行。這時候，我們看終端輸出的檢測結果。

  hello ./hello       ==================WARNING: DATA RACERead at 0x0000011a5118 by goroutine 7:  main.incCount()      /Users/xxx/code/go/src/flysnow.org/hello/main.go:25 +0x76Previous write at 0x0000011a5118 by goroutine 6:  main.incCount()      /Users/xxx/code/go/src/flysnow.org/hello/main.go:28 +0x9aGoroutine 7 (running) created at:  main.main()      /Users/xxx/code/go/src/flysnow.org/hello/main.go:17 +0x77Goroutine 6 (finished) created at:  main.main()      /Users/xxx/code/go/src/flysnow.org/hello/main.go:16 +0x5f==================4Found 1 data race(s)

看，找到一個資源競爭，連在那一行代碼出了問題，都標示出來了。goroutine 7在代碼 25 行讀取共用資源value := count，而這時goroutine 6正在代碼 28 行修改共用資源count = value，而這兩個goroutine都是從main函數啟動的，在 16、17 行，通過go關鍵字。

既然我們已經知道共用資源競爭的問題，是因為同時有兩個或者多個goroutine對其進行了讀寫，那麼我們只要保證，同時只有一個goroutine讀寫不就可以了。現在我們就看下傳統解決資源競爭的辦法——對資源加鎖。

Go語言提供了atomic包和sync包裡的一些函數對共用資源同步加鎖，我們在此只看下sync：

sync包裡提供了一種互斥型的鎖，可以讓我們自己靈活地控制那些代碼，同時只能有一個goroutine訪問，被sync互斥鎖控制的這段代碼範圍，被稱之為臨界區。臨界區的代碼，同一時間，只能又一個goroutine訪問。剛剛那個例子，我們還可以這麼改造。

package mainimport (    "fmt"    "runtime"    "sync")var (    count int32    wg    sync.WaitGroup    mutex sync.Mutex)func main() {    wg.Add(2)    go incCount()    go incCount()    wg.Wait()    fmt.Println(count)}func incCount() {    defer wg.Done()    for i := 0; i < 2; i++ {        mutex.Lock()        value := count        runtime.Gosched()        value++        count = value        mutex.Unlock()    }}

執行個體中，新聲明了一個互斥鎖mutex sync.Mutex。這個互斥鎖有兩個方法，一個是mutex.Lock()，一個是mutex.Unlock()。這兩個之間的地區就是臨界區，臨界區的代碼是安全的。

樣本中我們先調用mutex.Lock()對有競爭資源的代碼加鎖，這樣當一個goroutine進入這個地區的時候，其他goroutine就進不來了，只能等待，一直到調用mutex.Unlock() 釋放這個鎖為止。

 這種方式比較靈活，可以讓代碼編寫者任意定義需要保護的代碼範圍，也就是臨界區。除了原子函數和互斥鎖，Go還為我們提供了更容易在多個goroutine同步的功能，這就是通道chan。