Golang併發之共享內存變量

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應該說，不管使用哪種編程語言開發應用程序，併發編程都是複雜的，而Go語言內置的併發支持，則讓Go併發編程變得很簡單。

CSP

CSP，即順序通訊進程，是Go語言中原生支持的併發模型，通常使用goroutine和channel來實現，CSP的編程思想是「經過通訊共享內存，而不是經過共享內存來通訊」，所以使用CSP思想來開發併發程序，通常是使用channel串聯多個goroutine，最終達到多個goroutine順序執行的目的。

共享內存變量

咱們知道，單個的goutine代碼是順序執行，而併發編程時，建立多個goroutine，但咱們並不能肯定不一樣的goroutine之間的執行順序，多個goroutine之間大部分狀況是代碼交叉執行，在執行過程當中，可能會修改或讀取共享內存變量，這樣就會產生數據競爭,發生一些意外以外的結果。

package main

var balance int
//存款
func Deposit(amount int) { 
    balance = balance + amount 
}
//讀取餘額
func Balance() int {
    return balance
}

func main(){
    //小王：存600，並讀取餘額
    go func(){
        Deposit(600)
        fmt.Println(Balance())
    }()
    //小張：存500
    go func(){
        Deposit(500)
    }()
    
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(balance)
}
複製代碼

上面的例子叫銀行存款問題，是演示併發的經典例子。

通常咱們認爲，這個例子的運行結果只有三種：

1. 小王存600，小王讀取餘額爲600，小張再存500，總金額爲1100
2. 小張存500，小王存600，小王讀取餘額爲500，總金額爲1100
3. 小王存600，小張存500，小王讀取餘額爲500，總金額爲1100

上面的狀況，都是假設存款操做是順序的，可是，還存在一種狀況，也就是小王或小張併發執行存款操做，這時候會發生存款金額丟失的風險。

鎖

看到上面的例子以後，咱們知道數據競爭會產生嚴重的後果，那如何避免數據競爭呢？有三種：

1. 經過channel串聯goroutine，達到順序執行的效果，避免競爭。
2. 不在併發程序中修改共享變量，這固然是不太可能的狀況。
3. 經過使用鎖，使用同一時間只有一個goroutine能夠修改內存中的變量，也就使用不一樣goroutine修改變量時發生互斥行爲。

sync.Mutex:互斥鎖

咱們可使用Go語言提供的互斥鎖來避免上述的數據競爭行爲的發生,能夠把代碼進行相應的修改：

mu sync.Mutex // 聲明一個互斥鎖
func Deposit(amount int) {
    mu.Lock()//獲取鎖
    balance = balance + amount
    mu.Unlock()//釋放鎖
}
//讀取餘額
func Balance() int {
    mu.Lock()//獲取鎖
    return balance
    mu.Unlock()//釋放鎖
}
複製代碼

sync.RWMutex:讀寫鎖

當咱們使用Mutex互斥鎖的時候，那麼不管是讀取仍是修改，都須要等待其餘goroutine釋放鎖，可是讀取相對修改來是，是安全的操做，Go提供了另一種鎖，sync.RWMutex，讀寫鎖，這種鎖，多個讀取的時候，不會鎖，只有修改時候，須要等到全部讀取的鎖釋放，才能修改，因此咱們能夠把Balance()函數修改成：

rmu sync.RWMutex
func Balance() int {
    rmu.RLock()//獲取讀鎖
    return balance
    rmu.RUnlock()//釋放讀鎖
}
複製代碼

更好地使用鎖

上面的例子中，咱們都是在函數後面釋放鎖的，但實際開發中，函數的代碼很長，有各類判斷，咱們沒法保證函數能執行到最後，併成功釋放鎖，若是中發生錯誤，沒法釋放鎖，就形成其餘goroutine的阻塞，所以可使用defer關鍵字，讓函數不管如何都會釋放鎖。

package main
import "sync"

var balance int
mu sync.Mutex // 聲明一個互斥鎖
rmu sync.RWMutex
//存款
func Deposit(amount int) {
    mu.Lock()//獲取鎖
    balance = balance + amount
    mu.Unlock()//釋放鎖
}
//讀取餘額
func Balance() int {
    rmu.RLock()//獲取讀鎖
    return balance
    rmu.RUnlock()//釋放讀鎖
}

func main(){
    //小王：存600，並讀取餘額
    go func(){
        Deposit(600)
        fmt.Println(Balance())
    }()
    //小張：存500
    go func(){
        Deposit(500)
    }()
    
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(balance)
}
複製代碼

總結

固然，在實際項目併發編程的時候，咱們遇到的狀況要遠比上述例子複雜得多，所以還要多多練習，讓本身對併發有更學層次的理解。

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