Golang 临界资源安全与互斥锁

（给Go开发大全加星标）

来源：五更灯火

https://blog.csdn.net/qq_44720314/article/details/105125185

【导读】本文通过详细例子，介绍了 Go 语言并发编程中对临界资源的管理和互斥锁的使用。

在任何支持并发编程的语言中，进程/线程对临界资源的竞争都是不可避免的问题，举一个例子来引入

package main

import (
  "fmt"
  "math/rand"
  "time"
)
//全局变量票数
var tickets = 10
func main(){
  
  //三个goroutine  模拟售票窗口
  go saleTickets("售票口1")
  go saleTickets("售票口2")
  go saleTickets("售票口3")
  
  //为了保证3个goroutine协程正常工作，先将主线程睡眠5秒
  time.Sleep(5*time.Second)

}

func saleTickets(name string){
  //随机数种子
  rand.Seed(time.Now().UnixNano())
  for {
    if tickets >0{
      //随机睡眠1~1000ms
      time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1000))*time.Millisecond)
      fmt.Println(name,"余票：",tickets)
      tickets--
    }else{
        fmt.Println(name,"售罄，已无票。。")
        break
    }
  }
}

在以上的代码中，使用三个并发运行的go协程模拟了三个售票窗口同时售票。而由于全局变量tickets会被三个协程在一段时间内同时访问, 因此tickets就是我们所说的“临界资源”。

我们可以发现：

控制台输出结果：

售票口1 余票：10
售票口3 余票：10
售票口2 余票：10
售票口1 余票：7
售票口2 余票：6
售票口2 余票：5
售票口1 余票：4
售票口3 余票：3
售票口2 余票：2
售票口1 余票：1
售票口1 售罄，已无票。。
售票口2 余票：0
售票口2 售罄，已无票。。
售票口3 余票：-1
售票口3 售罄，已无票。。

• 在开始时，三个窗口同时读到信息：tickets=10，从而随机都输出了余票=10

• 而在结尾时，竟然出现了余票为负数的情况，其产生的原因在于，票数快要卖完时，当售票口1余票1，并且售完这一张票后，在这个时间段内，售票口2已经进入了if tickets > 0满足条件的代码块内，然而售票口1此时将最后一张票售出，tickets 由1变为0售票口2打印出来了不应该出现的结果：余票0，同理售票口3打印了不该出现的结果：余票-1

这就产生了临界资源竞争的问题，产生了错误的程序结果

临界资源安全问题的解决

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，某一时间段内，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才能访问。

通过go语言，我们可以利用sync包下的锁操作，包含互斥锁和读写锁。

以下代码使用了互斥锁来实现售票窗口之间的同步：

package main

import (
  "fmt"
  "math/rand"
  "sync"
  "time"
)
//全局变量票数
var tickets = 10
var mutex sync.Mutex
func main(){

  //三个goroutine  模拟售票窗口
  go saleTickets("售票口1")
  go saleTickets("售票口2")
  go saleTickets("售票口3")

  //主协程睡眠，要保证睡眠时间大于子协程一共的执行时间，否则子协程无法正常执行完毕
  time.Sleep(10*time.Second)
}

func saleTickets(name string){
  //随机数种子
  rand.Seed(time.Now().UnixNano())
  for {
    //上锁
    mutex.Lock()
    if tickets >0{
      //随机睡眠1~1000ms
      time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1000))*time.Millisecond)
      fmt.Println(name,"余票：",tickets)
      tickets--
    }else{
      mutex.Unlock()
      fmt.Println(name,"售罄，已无票。。")
      break

    }
    //解锁
    mutex.Unlock()
  }
}

Go并发编程

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，而要以通信的方式去共享内存。

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channel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差不多

 - EOF -

推荐阅读（点击标题可打开）

如果觉得本文不错，欢迎转发推荐给更多人。

分享、点赞和在看

支持我们分享更多好文章，谢谢！