Go语言实战笔记(十七)| Go 读写锁

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前面的有篇文章在讲资源竞争的时候,讲互斥锁,互斥锁的根本就是当一个goroutine访问的时候,其他goroutine都不能访问,这样肯定保证了资源的同步,避免了竞争,不过也降低了性能。

仔细剖析我们的场景,当我们读取一个数据的时候,如果这个数据永远不会被修改,那么其实是不存在资源竞争的问题的,因为数据是不变的,不管怎么读取,多少goroutine同时读取,都是可以的。

所以其实读取并不是问题,问题主要是修改,修改的数据要同步,这样其他goroutine才可以感知到。所以真正的互斥应该是读取和修改、修改和修改之间,读取和读取是没有互斥操作的。

所以这就延伸出来另外一种锁,叫做读写锁。

读写锁可以让多个读操作同时并发,同时读取,但是对于写操作是完全互斥的。也就是说,当一个goroutine进行写操作的时候,其他goroutine既不能进行读操作,也不能进行写操作。

var count int
var wg sync.WaitGroup

func main() {
	wg.Add(10)

	for i:=0;i<5;i++ {
		go read(i)
	}

	for i:=0;i<5;i++ {
		go write(i);
	}

	wg.Wait()
}

func read(n int) {
	fmt.Printf("读goroutine %d 正在读取...\n",n)

	v := count

	fmt.Printf("读goroutine %d 读取结束,值为:%d\n", n,v)
	wg.Done()
}

func write(n int) {
	fmt.Printf("写goroutine %d 正在写入...\n",n)
	v := rand.Intn(1000)

	count = v

	fmt.Printf("写goroutine %d 写入结束,新值为:%d\n", n,v)
	wg.Done()
}

以上我们定义了一个共享的资源count,并且声明了2个函数进行读写readwrite,在main函数的测试中,我们同时启动了5个读写goroutine进行读写操作,通过打印的结果来看,写入操作是处于竞争状态的,有的写入操作被覆盖了。通过go build -race也可以看到更明细的竞争态。

针对这种情况,第一个方案是加互斥锁,同时智能有一个goroutine可以操作count,但是这种方法性能比较慢,而且我们说的读操作可以不互斥,所以这种情况比较适合使用读写锁。

var count int
var wg sync.WaitGroup
var rw sync.RWMutex

func main() {
	wg.Add(10)

	for i:=0;i<5;i++ {
		go read(i)
	}

	for i:=0;i<5;i++ {
		go write(i);
	}

	wg.Wait()
}

func read(n int) {
	rw.RLock()
	fmt.Printf("读goroutine %d 正在读取...\n",n)

	v := count

	fmt.Printf("读goroutine %d 读取结束,值为:%d\n", n,v)
	wg.Done()
	rw.RUnlock()
}

func write(n int) {
	rw.Lock()
	fmt.Printf("写goroutine %d 正在写入...\n",n)
	v := rand.Intn(1000)

	count = v

	fmt.Printf("写goroutine %d 写入结束,新值为:%d\n", n,v)
	wg.Done()
	rw.Unlock()
}

我们在read里使用读锁,也就是RLockRUnlock,写锁的方法名和我们平时使用的一样LockUnlock,这样,我们就使用了读写锁,可以并发的读,但是同时只能有一个写,并且写的时候不能进行读操作,现在我们再运行代码,可以从输出的数据看到,可以独到新值了。

我们同时也可以使用go build -race 检测,也没有竞争提示了。

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我们在做Java开发的时候,肯定知道SynchronizedMap这个Map,它是一个在多线程下安全的Map,我们可以通过Collections.synchronizedMap(Map<K, V>)来获取一个安全的Map,下面我们看看如何使用读写锁,基于Go语言来实现一个安全的Map 。

package common

import (
	"sync"
)
//安全的Map
type SynchronizedMap struct {
	rw *sync.RWMutex
	data map[interface{}]interface{}
}
//存储操作
func (sm *SynchronizedMap) Put(k,v interface{}){
	sm.rw.Lock()
	defer sm.rw.Unlock()

	sm.data[k]=v
}
//获取操作
func (sm *SynchronizedMap) Get(k interface{}) interface{}{
	sm.rw.RLock()
	defer sm.rw.RUnlock()

	return sm.data[k]
}

//删除操作
func (sm *SynchronizedMap) Delete(k interface{}) {
	sm.rw.Lock()
	defer sm.rw.Unlock()

	delete(sm.data,k)
}

//遍历Map,并且把遍历的值给回调函数,可以让调用者控制做任何事情
func (sm *SynchronizedMap) Each(cb func (interface{},interface{})){
	sm.rw.RLock()
	defer sm.rw.RUnlock()

	for k, v := range sm.data {
		cb(k,v)
	}
}

//生成初始化一个SynchronizedMap
func NewSynchronizedMap() *SynchronizedMap{
	return &SynchronizedMap{
		rw:new(sync.RWMutex),
		data:make(map[interface{}]interface{}),
	}
}

这个安全的Map被我们定义为一个SynchronizedMap的结构体,这个结构体里有两个字段,一个是读写锁rw,一个是存储数据的datadata是map类型。

然后就是给SynchronizedMap定义一些方法,如果这些方法是增删改的,就要使用写锁,如果是只读的,就使用读锁,这样就保证了我们数据data在多个goroutine下的安全性。

有了这个安全的Map我们就可以在多goroutine下增删改查数据了,都是安全的。

这里定义了一个Each方法,这个方法很有意思,用过Gradle的都知道,也有类似遍历Map的方法。这个方法我们可以传入一个回调函数作为参数,来对我们遍历的SynchronizedMap数据进行处理,比如我打印SynchronizedMap中的数据。

sm.Each(func(k interface{}, v interface{}) {
	fmt.Println(k," is ",v)
})

sm就是一个SynchronizedMap,非常简洁吧。

以上就是读写锁使用的一个例子,我们可以把这个map数据当成缓存数据,或者当成数据库,然后使用读写锁进行控制,可以多读,但是只能有一个写。

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