23.1 同步锁

Go语言包中的sync包提供了两种锁类型:sync.Mutex和sync.RWMutex,前者是互斥锁,后者是读写锁。

互斥锁是传统的并发程序对共享资源进行访问控制的主要手段,在Go中,似乎更推崇由channel来实现资源共享和通信。它由标准库代码包sync中的Mutex结构体类型代表。只有两个公开方法:调用 Lock() 获得锁,调用 unlock() 释放锁。

  • 使用 Lock() 加锁后,不能再继续对其加锁(同一个goroutine中,即:同步调用),否则会panic。只有在unlock()之后才能再次 Lock()。异步调用 Lock(),是正当的锁竞争,当然不会有panic了。适用于读写不确定场景,即读写次数没有明显的区别,并且只允许只有一个读或者写的场景,所以该锁也叫做全局锁。
  • func (m *Mutex) Unlock() 用于解锁m,如果在使用 Unlock() 前未加锁,就会引起一个运行错误。已经锁定的Mutex并不与特定的goroutine相关联,这样可以利用一个goroutine对其加锁,再利用其他goroutine对其解锁。

建议:同一个互斥锁的成对锁定和解锁操作放在同一层次的代码块中。 使用锁的经典模式:

var lck sync.Mutex
func foo() {
    lck.Lock() 
    defer lck.Unlock()
    // ...
}

lck.Lock() 会阻塞直到获取锁,然后利用defer语句在函数返回时自动释放锁。

下面代码通过3个goroutine来体现sync.Mutex 对资源的访问控制特征:

package main
import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)
func main() {
	wg := sync.WaitGroup{}
	var mutex sync.Mutex
	fmt.Println("Locking  (G0)")
	mutex.Lock()
	fmt.Println("locked (G0)")
	wg.Add(3)
	for i := 1; i < 4; i++ {
		go func(i int) {
			fmt.Printf("Locking (G%d)\n", i)
			mutex.Lock()
			fmt.Printf("locked (G%d)\n", i)
			time.Sleep(time.Second * 2)
			mutex.Unlock()
			fmt.Printf("unlocked (G%d)\n", i)
			wg.Done()
		}(i)
	}
	time.Sleep(time.Second * 5)
	fmt.Println("ready unlock (G0)")
	mutex.Unlock()
	fmt.Println("unlocked (G0)")
	wg.Wait()
}
程序输出:
Locking  (G0)
locked (G0)
Locking (G1)
Locking (G3)
Locking (G2)
ready unlock (G0)
unlocked (G0)
locked (G1)
unlocked (G1)
locked (G3)
locked (G2)
unlocked (G3)
unlocked (G2)

通过程序执行结果我们可以看到,当有锁释放时,才能进行lock动作,G0锁释放时,才有后续锁释放的可能,这里是G1抢到释放机会。

Mutex也可以作为struct的一部分,这样这个struct就会防止被多线程更改数据。

package main
import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)
type Book struct {
	BookName string
	L        *sync.Mutex
}
func (bk *Book) SetName(wg *sync.WaitGroup, name string) {
	defer func() {
		fmt.Println("Unlock set name:", name)
		bk.L.Unlock()
		wg.Done()
	}()
	bk.L.Lock()
	fmt.Println("Lock set name:", name)
	time.Sleep(1 * time.Second)
	bk.BookName = name
}
func main() {
	bk := Book{}
	bk.L = new(sync.Mutex)
	wg := &sync.WaitGroup{}
	books := []string{"《三国演义》", "《道德经》", "《西游记》"}
	for _, book := range books {
		wg.Add(1)
		go bk.SetName(wg, book)
	}
	wg.Wait()
}
程序输出:
Lock set name: 《西游记》
Unlock set name: 《西游记》
Lock set name: 《三国演义》
Unlock set name: 《三国演义》
Lock set name: 《道德经》
Unlock set name: 《道德经》
下一节:读写锁是分别针对读操作和写操作进行锁定和解锁操作的互斥锁。