《Go 語言併發之道》讀書筆記(三)

来源:https://www.cnblogs.com/dk168/archive/2022/11/17/16899871.html
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今天這篇筆記我們來學習鎖:互斥鎖(Mutex) 和 讀寫鎖(RWMutex)

互斥鎖(Mutex)

首先我們來看一段代碼,沒有加鎖的情況下,兩個goroutine同時修改一個變數,會發生什麼

func main() {
	var count int
	increment := func() {
		count++
		fmt.Printf(" Incrementing: %d \n", count)
	}

	decrement := func() {
		count--
		fmt.Printf(" Decrementing: %d \n", count)
	}

	var arithmetic sync.WaitGroup
	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			increment()
		}()
	}

	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			decrement()
		}()
	}

	arithmetic.Wait()
	fmt.Println("Arithmetic complete.")

}

上面的代碼定義了一個increment方法和一個decrement方法,他們都操作count變數, 然後各自啟動5個goutinue去調用這兩個方法。 結果如下所示

 Decrementing: 1 
 Incrementing: 2 
 Incrementing: 1
 Decrementing: 0
 Decrementing: -1
 Decrementing: -1
 Incrementing: 0
 Decrementing: -2
 Decrementing: -3
 Incrementing: -2
 Incrementing: -1
 Incrementing: 0
Arithmetic complete.

我們可以看到,結果是亂的,第一個decrementing 應該是-1,結果這裡輸出了1,第三個incrementing應該是3,結果輸出是1. 這樣的效果肯定不是我們期望的, 當多個goroutine共用一個變數的時候,我們需要加鎖,保證一次只有一個goroutine能夠拿到鎖。如下代碼


func main() {
	var count int
	var lock sync.Mutex

	increment := func() {
		lock.Lock()
		defer lock.Unlock()
		count++
		fmt.Printf(" Incrementing: %d \n", count)
	}

	decrement := func() {
		lock.Lock()
		defer lock.Unlock()
		count--
		fmt.Printf(" Decrementing: %d \n", count)
	}

	var arithmetic sync.WaitGroup
	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			increment()
		}()
	}

	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			decrement()
		}()
	}

	arithmetic.Wait()
	fmt.Println("Arithmetic complete.")

}

我們在方法中加了lock.Lock()和defer lock.Unlock(), 運行的效果如下圖

 Incrementing: 1 
 Incrementing: 2 
 Incrementing: 3
 Incrementing: 4
 Incrementing: 5
 Decrementing: 4
 Decrementing: 3
 Decrementing: 2
 Decrementing: 1
 Decrementing: 0
 Decrementing: -1
 Incrementing: 0

這樣的結果符合我們的預期, incrementing的時候和上一條比加了1, decrementing的時候和上一條比減少了1,代碼改動是有效的,這就是鎖的作用, 加鎖後保證一次只有一個goroutine訪問共用的變數。

讀寫鎖(RWMutex)

什麼是讀寫鎖呢? 讀寫鎖允許多個只讀操作並行進行,而寫操作會完全互斥。 還是使用上面的例子,假如我有個方法只是想讀取count的value,並不改變它,那麼我們就可以用RWMutex.
我們稍微改變下上面的代碼


func main() {
	var count int
	var lock sync.RWMutex

	increment := func() {
		lock.Lock()
		defer lock.Unlock()
		count++
		fmt.Printf(" Incrementing: %d \n", count)
	}

	decrement := func() {
		lock.Lock()
		defer lock.Unlock()
		count--
		fmt.Printf(" Decrementing: %d %d\n", count, time.Now().Nanosecond())

		time.Sleep(time.Second)
	}

	read := func() {
		lock.RLock()
		defer lock.RUnlock()
		fmt.Printf(" reading: %d  %d\n", count, time.Now().Nanosecond())
		time.Sleep(time.Second)
	}

	var arithmetic sync.WaitGroup
	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			increment()
		}()
	}

	for i := 0; i <= 5; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			decrement()
		}()
	}

	for i := 0; i <= 10; i++ {
		arithmetic.Add(1)
		go func() {
			defer arithmetic.Done()
			read()
		}()
	}

	arithmetic.Wait()
	fmt.Println("Arithmetic complete.")

}

兩個改動,將Mutex換成RWMutex, 增加了一個read方法,它只讀取count變數,它加鎖的方法是lock.RLock(), 同時我們故意加了time.Sleep(time.Second),讓read方法和decrement方法執行的時候,停頓一下。
執行結果如下所示

Incrementing: 1 
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 reading: 1  177230700
 Incrementing: 2 
 Incrementing: 3 
 Incrementing: 4
 Incrementing: 5
 Decrementing: 4 193430000
 Decrementing: 3 204475300
 Decrementing: 2 213426500
 Decrementing: 1 227715200
 Decrementing: 0 240186800
 Decrementing: -1 255299900
 Incrementing: 0 
Arithmetic complete.

我們可以看到read方法,幾個gorountine執行的時間幾乎一樣,他們都能拿到讀鎖,不會被阻塞, 而且它拿到了一個準確的當時的value. 而decrement方法,相同的代碼,我們使用的是寫鎖,不同的gorountine會鎖住,他們的執行時間會相差。 這就是讀寫鎖。
拿讀鎖我們還可以用RWMutex.RLocker()來拿到鎖對象sync.Locker。
書中還比較了一個RWMutex和Mutex的性能差異,
當Reader數量比較小(<8)時,RWMutex性能稍差
當Reader數量大於8小於65536的時候, RWMutex比Mutex快一倍
當Reader數量大於131072的時候,RWMutex又比Mutex稍慢
作者說RWMutex要比Mutex稍複雜,所以會有這樣的結果
作者在書中說:通常建議使用RWMutex,而不是Mutex, 因為它在邏輯上更合理。


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