golang: 用sync.Mutex实现线程安全

在 Go 语言中，sync.Mutex 是一个基本的同步原语，它可以帮助我们实现并发环境下的线程安全。本文将介绍如何使用 sync.Mutex，以及为何我们需要它。

Go 语言是一门为处理并发编程而设计的语言，它的核心特性之一就是 goroutine，一个比线程更轻量级的并发实体。然而，尽管 goroutines 提供了一种简单的方式来处理并发，但在多个 goroutines 之间共享数据时，我们仍然需要注意数据竞争和线程安全问题。

为了解决这个问题，Go 提供了 sync 包，其中包含了多种并发安全的同步原语，如 Mutex、RWMutex、WaitGroup 等。在本文中，我们将重点讨论 sync.Mutex，并介绍如何使用它来实现线程安全。

何为 sync.Mutex？

sync.Mutex 是一个互斥锁，它可以保证同一时刻只有一个 goroutine 可以访问某个代码区域，从而防止数据竞争。sync.Mutex 提供了两个方法：Lock 和 Unlock。

如何使用 sync.Mutex？

让我们看一个具体的例子。假设我们有一个 conf 包，其中有一个 version 变量需要在多个 goroutines 之间共享：

package conf

var version string

为了保证对 version 的访问和修改是线程安全的，我们可以使用 sync.Mutex：

package conf

import "sync"

var (
  version string
  mu      sync.Mutex
)

func SetVersion(v string) {
  mu.Lock() // 在修改 version 之前获取锁
  version = v
  mu.Unlock() // 修改完成后释放锁
}

func GetVersion() string {
  mu.Lock() // 在读取 version 之前获取锁
  v := version
  mu.Unlock() // 读取完成后释放锁
  return v
}

在这个例子中，我们使用 mu.Lock() 在修改或读取 version 之前获取锁，然后在完成后使用 mu.Unlock() 释放锁。这样可以确保一次只有一个 goroutine 可以访问 version。

注意事项

使用 sync.Mutex 时，需要注意以下几点：

1. sync.Mutex 的 Lock 和 Unlock 调用必须成对出现，否则可能导致死锁。
2. 在获取锁后，必须保证在所有路径上都能正确地释放锁，包括错误路径。
3. 无论何时在修改共享数据时都要使用锁，即使你认为在当前情况下可能不需要。

读操作是并发安全

此外,也可以使用 sync.RWMutex，它对于读操作是并发安全的，只有在写操作时才需要完全锁定。这在读多写少的场景下更有效。以下是如何使用 sync.RWMutex：

package conf

import "sync"

var (
  version string
  mu      sync.RWMutex
)

func SetVersion(v string) {
  mu.Lock() // 在修改 version 之前获取锁
  version = v
  mu.Unlock() // 修改完成后释放锁
}

func GetVersion() string {
  mu.RLock() // 在读取 version 之前获取读锁
  v := version
  mu.RUnlock() // 读取完成后释放读锁
  return v
}

这样，当有多个 goroutine 同时调用 GetVersion 时，它们都可以并行执行，因为读取操作不会引起数据竞争。只有当有 goroutine 调用 SetVersion 时，才会阻止其他 goroutine 进行读取或写入。

希望通过这篇文章，大家对如何使用 sync.Mutex 实现线程安全有了更深的理解。并发编程是一种强大的工具，但也需要我们小心翼翼地对待。记住，安全第一！

本文只是关于 Go 并发编程的入门介绍。在实际的开发过程中，还需要根据具体的应用场景来选择适合的同步原语或机制，例如 sync.RWMutex、sync.WaitGroup、sync.Once、sync.Cond、channels 等。我们会在未来的文章中继续探讨这些主题。敬请期待！