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如何使变量成为线程安全的

go

我是Go的新手,我需要创建一个线程安全的变量。我知道在Java中您只能使用synchronized关键字,但是似乎没有类似的东西存在。有什么方法可以同步变量?


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2020-07-02

共1个答案

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synchronized Java中的一种意思是仅允许单个线程(在任何给定时间)执行代码块。

在Go中,有很多构造可以实现该目标(例如互斥体,通道,等待组,中的原语sync/atomic),但是Go的谚语是:
“不要通过共享内存进行通信;而是通过通信来共享内存。”

因此,不要锁定和共享变量,不要这样做,而要在goroutine之间传递结果,例如使用通道(这样就不必访问共享内存)。有关详细信息,请参阅Go
Blog:通过通信共享内存

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从多个goroutine到变量的并发访问。在这种情况下,可以按照以下步骤进行操作:

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.RWMutex代替sync.Mutex,以便getMe()可以锁定以仅读取,因此多个并发的读取器不会互相阻塞。

  • 锁定(成功)之后,建议使用进行解锁defer,因此,如果后续代码中发生不良情况(例如,运行时恐慌),则互斥锁仍将被解锁,从而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,并且不能保证无条件使用延迟解锁。

  • 优良作法是保持互斥锁接近应保护的数据。因此,“包装” protectMe及其mu结构体是一个好主意。而且,如果需要的话,我们也可以使用嵌入,因此锁定/解锁变得更加方便(除非不得公开此功能)

因此,上述示例的改进版本可能如下所示(在GoPlayground上尝试):

type Me struct {
    sync.RWMutex
    me int
}

func (m *Me) Get() int {
    m.RLock()
    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())
}

该解决方案的另一个优点是:如果需要多个值Me,它将为每个值自动具有不同的,独立的互斥体(我们的初始解决方案将需要为每个新值手动创建单独的互斥体)。

尽管此示例正确有效,但可能不切实际。因为保护单个整数实际上并不需要互斥体。我们可以使用以下sync/atomic软件包实现相同的目的:

var protectMe int32

func getMe() int32 {
    return atomic.LoadInt32(&protectMe)
}

func setMe(me int32) {
    atomic.StoreInt32(&protectMe, me)
}

该解决方案更短,更清洁,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加复杂,atomic甚至可能不可行,那么使用互斥量可能是合理的。

现在,在显示共享/保护变量的示例之后,我们还应该给出一个示例,以实现 “不要通过共享内存进行通信;而是通过通信来共享内存” 来实现的目标

情况是您有多个并发的goroutine,并且在存储某些状态的位置使用了变量。一个goroutine更改(设置)状态,而另一个则读取(获取)状态。要从多个goroutine访问此状态,必须同步访问。

想法是不要有这样的“共享”变量,而是要有一个goroutine会设置的状态,它应该 “发送”
它,而另一个goroutine会读取它,它应该是状态为“发送给”(或换句话说,另一个goroutine应该 接收
更改后的状态)。因此,没有共享状态变量,而是两个goroutine之间存在 通信
。Go为这种“内部沟通”通信:渠道提供了出色的支持。语言内置了对通道的支持,其中包括send语句receive运算符和其他支持(例如,您可以循环在通道上发送的值)。

让我们看一个实际的现实例子:“经纪人”。代理是“客户端”(goroutine)可以订阅以接收消息/更新的实体,并且代理能够将消息广播到订阅的客户端。在一个系统中,有许多客户端随时可能订阅/取消订阅,并且可能需要随时广播消息,因此以安全的方式同步所有这些操作将很复杂。明智地使用渠道,此代理实现非常干净和简单。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或共享变量,仅使用通道。

另请参阅相关问题:

从其他线程读取值

2020-07-02