如何使变量线程安全

Question

我是 Go 的新手，我需要使变量线程安全。我知道在 java 中你可以只使用关键字synchronized，但在 go 中似乎不存在这样的东西。有什么方法可以同步变量吗？

Answer 1

synchronized在 Java 中是一种只允许单个线程执行代码块的方法（在任何给定时间）。

在 Go 中有许多结构可以实现这一点（例如互斥锁、通道、等待组、原语sync/atomic），但 Go 的格言是：“不要通过共享内存进行通信；相反，通过通信共享内存。”

因此，与其锁定和共享变量，不如尝试不这样做，而是在 goroutine 之间传递结果，例如使用通道（这样您就不必访问共享内存）。

当然，在某些情况下，最简单、直接的解决方案是使用互斥锁来保护多个 goroutine 对变量的并发访问。在这种情况下，您可以这样做：

var (

    mu        sync.Mutex

    protectMe int

)

func getMe() int {

    mu.Lock()

    me := protectMe

    mu.Unlock()

    return me

}

func setMe(me int) {

    mu.Lock()

    protectMe = me

    mu.Unlock()

}

上述解决方案可以在几个方面进行改进：

• 使用sync.RWMutexinstead of sync.Mutex，以便getMe()可以锁定为只读，这样多个并发读者就不会互相阻塞。

• 在（成功）锁定之后，建议使用 解锁defer，这样如果后续代码中发生错误（例如运行时恐慌），互斥体仍将被解锁，避免资源泄漏和死锁。尽管此示例非常简单，但不会发生任何不良情况，也不能保证无条件地使用延迟解锁。

• 最好让互斥体靠近它应该保护的数据。因此，“包装”protectMe及其mu在结构中是个好主意。而且如果我们这样做，我们也可以使用嵌入，因此锁定/解锁变得更加方便（除非必须不公开此功能）。

因此，上述示例的改进版本可能如下所示（在Go Playground上尝试）：

type Me struct {

    sync.RWMutex

    me int

}

func (m *Me) Get() int {

    m.RLock()

    defer m.RUnlock()

    return m.me

}

func (m *Me) Set(me int) {

    m.Lock()

    m.me = me

    m.Unlock()

}

var me = &Me{}

func main() {

    me.Set(2)

    fmt.Println(me.Get())

}

此解决方案还有另一个优点：如果您需要 的多个值Me，它会自动为每个值具有不同的、单独的互斥锁（我们的初始解决方案需要为每个新值手动创建单独的互斥锁）。

虽然这个例子是正确有效的，但可能不实用。因为保护单个整数并不真正需要互斥体。我们可以使用sync/atomic包实现相同的目的：

var protectMe int32

func getMe() int32 {

    return atomic.LoadInt32(&protectMe)

}

func setMe(me int32) {

    atomic.StoreInt32(&protectMe, me)

}

这个解决方案更短、更干净、更快。如果您的目标只是保护单个值，则首选此解决方案。如果您应该保护的数据结构更复杂，atomic甚至可能不可行，那么使用互斥量可能是合理的。

现在在展示了共享/保护变量的例子之后，我们还应该给出一个例子，我们应该实现什么目标来实现“不要通过共享内存进行通信；相反，通过通信共享内存”。

情况是你有多个并发的 goroutines，你使用一个变量来存储一些状态。一个 goroutine 更改（设置）状态，另一个 goroutine 读取（获取）状态。要从多个 goroutine 访问此状态，必须同步访问。

这个想法是不要有这样的“共享”变量，而是一个 goroutine 设置的状态，它应该“发送”它，而另一个 goroutine 会读取它，它应该是状态“发送到”（或者换句话说，另一个 goroutine 应该接收更改后的状态）。所以没有共享状态变量，取而代之的是2 个 goroutines 之间的通信。Go 为这种“协程间”通信提供了出色的支持：channels。对通道的支持内置于语言中，有send statements，receive operators和其他支持（例如你可以循环在通道上发送的值）。

让我们看一个实际/现实生活中的例子：“经纪人”。代理是一个实体，其中“客户端”（goroutines）可以订阅接收消息/更新，并且代理能够向订阅的客户端广播消息。在一个有大量客户端随时可能订阅/取消订阅的系统中，并且可能需要随时广播消息，以安全的方式同步所有这些将很复杂。明智地使用通道，这个代理实现相当干净和简单。该实现对于并发使用是完全安全的，支持“无限”客户端，并且不使用单个互斥锁或共享变量，仅使用通道。