Golang的sync库如何保证并发安全剖析Mutex与WaitGroup的使用场景

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发布时间：2025-07-23 10:36:02

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原创

golang的sync库通过mutex和waitgroup等同步原语保障并发安全。mutex用于互斥访问共享资源，防止竞态条件，适用于多个goroutine同时修改同一数据的场景；waitgroup用于等待一组goroutine完成任务，常用于并发任务结束后统一处理。使用mutex时需注意及时释放锁并避免panic导致死锁；waitgroup则通过add、done、wait三个方法控制计数器实现同步。此外，rwmutex适用于读多写少场景，trylock可避免死锁，而选择合适的同步原语取决于具体并发需求。

Golang的sync库如何保证并发安全剖析Mutex与WaitGroup的使用场景

Golang的sync库通过提供诸如Mutex和WaitGroup这样的同步原语，来保证并发环境下的数据安全。Mutex用于互斥访问共享资源，防止竞态条件；WaitGroup则用于等待一组goroutine完成，实现并发任务的同步。

Mutex与WaitGroup的使用场景

为什么需要Mutex？

并发编程中，多个goroutine可能同时访问和修改同一块内存区域，如果没有适当的保护机制，就会出现竞态条件，导致数据损坏或者程序行为异常。想象一下，多个线程同时往一个银行账户里存钱或取钱，如果没有锁的保护，最终账户余额可能是不正确的。Mutex就是为了解决这个问题而生的。它提供了一种互斥锁机制，确保在同一时刻只有一个goroutine可以访问被保护的资源。

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使用Mutex很简单，只需要调用Lock()方法获取锁，访问共享资源后，再调用Unlock()方法释放锁。但是，如果忘记释放锁，或者在Lock()和Unlock()之间发生了panic，就会导致死锁。因此，通常会使用defer语句来确保Unlock()总是会被执行，即使发生了错误。例如：

var mu sync.Mutex
var balance int

func Deposit(amount int) {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    balance += amount
}

func Withdraw(amount int) {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    if balance >= amount {
        balance -= amount
    }
    mu.Unlock() // 错误！已经defer unlock了，此处不应该再次unlock
}

上面的例子中，Deposit函数正确地使用了Mutex来保护balance变量。但是，Withdraw函数中多余的mu.Unlock()调用可能会导致panic。

WaitGroup如何实现goroutine同步？

WaitGroup用于等待一组goroutine完成。在某些场景下，我们需要启动多个goroutine并发执行任务，然后在所有任务完成后再进行后续处理。WaitGroup提供了一种简单而有效的方式来实现这种同步。

WaitGroup内部维护一个计数器，初始值为0。每启动一个goroutine，就调用Add(1)方法将计数器加1。goroutine执行完成后，调用Done()方法将计数器减1。主goroutine调用Wait()方法等待计数器变为0，表示所有goroutine都已完成。

例如，假设我们需要并发地下载多个文件，可以使用WaitGroup来等待所有下载任务完成：

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下载

var wg sync.WaitGroup
var urls = []string{"url1", "url2", "url3"}

func download(url string) {
    defer wg.Done()
    // 下载文件的逻辑
    fmt.Println("Downloading", url)
    time.Sleep(time.Second) // 模拟下载时间
    fmt.Println("Downloaded", url)
}

func main() {
    for _, url := range urls {
        wg.Add(1)
        go download(url)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("All downloads completed")
}

在这个例子中，我们使用WaitGroup来等待所有下载任务完成。Add(1)方法在启动goroutine之前调用，Done()方法在goroutine执行完成后调用，Wait()方法在主goroutine中调用，等待所有goroutine完成。