Go 经典入门系列 25：Mutex​

欢迎来到 Golang 系列教程^[1]的第 25 篇。

本教程我们学习 Mutex。我们还会学习怎样通过 Mutex 和信道来处理竞态条件（Race Condition）。

临界区

x

x = x + 1

如果只有一个 Go 协程访问上面的代码段，那都没有任何问题。

但当有多个协程并发运行时，代码却会出错，让我们看看究竟是为什么吧。简单起见，假设在一行代码的前面，我们已经运行了两个 Go 协程。

在上一行代码的内部，系统执行程序时分为如下几个步骤（这里其实还有很多包括寄存器的技术细节，以及加法的工作原理等，但对于我们的系列教程，只需认为只有三个步骤就好了）：

1. 获得 x 的当前值
2. 计算 x + 1
3. 将步骤 2 计算得到的值赋值给 x

如果只有一个协程执行上面的三个步骤，不会有问题。

x = x + 1

xxx + 1xxx + 1xxxx

现在我们考虑另外一种可能发生的情况。

xxx

x

在上例中，如果在任意时刻只允许一个 Go 协程访问临界区，那么就可以避免竞态条件。而使用 Mutex 可以达到这个目的。

Mutex

Mutex 用于提供一种加锁机制（Locking Mechanism），可确保在某时刻只有一个协程在临界区运行，以防止出现竞态条件。

LockUnlock

mutex.Lock()
x = x + 1
mutex.Unlock()

x = x + 1

如果有一个 Go 协程已经持有了锁（Lock），当其他协程试图获得该锁时，这些协程会被阻塞，直到 Mutex 解除锁定为止。

含有竞态条件的程序

在本节里，我们会编写一个含有竞态条件的程序，而在接下来一节，我们再修复竞态条件的问题。

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    )
var x  = 0
func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    x = x + 1
    wg.Done()
}
func main() {
    var w sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        w.Add(1)
        go increment(&w)
    }
    w.Wait()
    fmt.Println("final value of x", x)
}

incrementxDone()

incrementxx

final value of x 941final value of x 928final value of x 922

使用 Mutex

xx

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    )
var x  = 0
func increment(wg *sync.WaitGroup, m *sync.Mutex) {
    m.Lock()
    x = x + 1
    m.Unlock()
    wg.Done()
}
func main() {
    var w sync.WaitGroup
    var m sync.Mutex
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        w.Add(1)
        go increment(&w, &m)
    }
    w.Wait()
    fmt.Println("final value of x", x)
}

在 playground 中运行^[7]

Mutexmincrementxx = x + 1m.Lock()m.Unlock()

于是如果运行该程序，会输出：

final value of x 1000

在第 18 行，传递 Mutex 的地址很重要。如果传递的是 Mutex 的值，而非地址，那么每个协程都会得到 Mutex 的一份拷贝，竞态条件还是会发生。

使用信道处理竞态条件

我们还能用信道来处理竞态条件。看看是怎么做的。

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
    )
var x  = 0
func increment(wg *sync.WaitGroup, ch chan bool) {
    ch <- true
    x = x + 1
    <- ch
    wg.Done()
}
func main() {
    var w sync.WaitGroup
    ch := make(chan bool, 1)
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        w.Add(1)
        go increment(&w, ch)
    }
    w.Wait()
    fmt.Println("final value of x", x)
}

在 playground 中 运行^[9]

incrementxxtruex

该程序也输出：

final value of x 1000

Mutex vs 信道

通过使用 Mutex 和信道，我们已经解决了竞态条件的问题。那么我们该选择使用哪一个？答案取决于你想要解决的问题。如果你想要解决的问题更适用于 Mutex，那么就用 Mutex。如果需要使用 Mutex，无须犹豫。而如果该问题更适用于信道，那就使用信道。:)

由于信道是 Go 语言很酷的特性，大多数 Go 新手处理每个并发问题时，使用的都是信道。这是不对的。Go 给了你选择 Mutex 和信道的余地，选择其中之一都可以是正确的。

总体说来，当 Go 协程需要与其他协程通信时，可以使用信道。而当只允许一个协程访问临界区时，可以使用 Mutex。

就我们上面解决的问题而言，我更倾向于使用 Mutex，因为该问题并不需要协程间的通信。所以 Mutex 是很自然的选择。

我的建议是去选择针对问题的工具，而别让问题去将就工具。:)

本教程到此结束。祝你愉快。

下一教程 - 结构体取代类^[10]

via: https://golangbot.com/mutex/

作者：Nick Coghlan^[11]译者：Noluye^[12]校对：polaris1119^[13]

本文由 GCTT^[14] 原创编译，Go 中文网^[15] 荣誉推出

参考资料