Go 中的锁

Go 语言提供了多种锁机制，用于在并发编程中保护共享资源。常见的锁包括 互斥锁、读写锁 和 sync.Map 的安全锁。

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1. 互斥锁（Mutex）

原理

互斥锁（sync.Mutex）是一种最简单的锁机制，用于保护共享资源的独占访问。当一个 Goroutine 获取了互斥锁后，其他 Goroutine 必须等待锁释放才能访问共享资源。

特点

• 独占访问：同一时间只有一个 Goroutine 可以持有锁。
• 阻塞等待：未获取锁的 Goroutine 会阻塞，直到锁被释放。
• 简单易用：适用于简单的临界区保护。

使用场景

• 适用于对共享资源的独占访问场景。
• 适用于临界区较小的场景。

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2. 读写锁（RWMutex）

原理

读写锁（sync.RWMutex）是一种更高效的锁机制，允许多个 Goroutine 同时读取共享资源，但只允许一个 Goroutine 写入共享资源。

特点

• 读共享：多个 Goroutine 可以同时获取读锁。
• 写独占：只有一个 Goroutine 可以获取写锁，且写锁与读锁互斥。
• 高效并发：适用于读多写少的场景。

使用场景

• 适用于读操作远多于写操作的场景。
• 适用于需要高并发读取共享资源的场景。

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3. sync.Map 的安全锁

原理

sync.Map 是 Go 语言提供的一种并发安全的映射类型，内部通过锁机制和分段存储实现高效的并发访问。

特点

• 并发安全：无需额外加锁即可安全地并发访问。
• 高效读写：通过分段锁和原子操作优化性能。
• 动态扩展：支持动态扩展存储空间。

使用场景

• 适用于需要高并发读写的映射场景。
• 适用于键值对数量动态变化的场景。

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以下是 Go 语言中三种锁的工作原理流程图：

三种锁使用实例

互斥锁

package mainimport ("fmt""sync""time"
)var (counter intmutex   sync.Mutex
)func increment() {mutex.Lock() // 加锁counter++mutex.Unlock() // 解锁
}func main() {var wg sync.WaitGroupfor i := 0; i < 1000; i++ {wg.Add(1)go func() {defer wg.Done()increment()}()}wg.Wait()fmt.Println("Final Counter Value:", counter)
}

Final Counter Value: 1000

读写锁（RWMutex）

package mainimport ("fmt""sync""time"
)var (data    map[string]stringrwMutex sync.RWMutex
)func readData(key string) string {rwMutex.RLock() // 加读锁defer rwMutex.RUnlock() // 解读锁return data[key]
}func writeData(key, value string) {rwMutex.Lock() // 加写锁defer rwMutex.Unlock() // 解写锁data[key] = value
}func main() {data = make(map[string]string)var wg sync.WaitGroup// 写操作wg.Add(1)go func() {defer wg.Done()writeData("name", "Alice")}()// 读操作wg.Add(1)go func() {defer wg.Done()fmt.Println("Name:", readData("name"))}()wg.Wait()
}

Name: Alice

sync.Map 的安全锁

package mainimport ("fmt""sync"
)func main() {var sm sync.Map// 存储数据sm.Store("name", "Alice")sm.Store("age", 30)// 读取数据if value, ok := sm.Load("name"); ok {fmt.Println("Name:", value)}// 遍历数据sm.Range(func(key, value interface{}) bool {fmt.Printf("Key: %v, Value: %v\n", key, value)return true})
}

Name: Alice
Key: name, Value: Alice
Key: age, Value: 30