本文介绍了如何使用 Go 语言的 sync 包中的 Mutex（互斥锁）来实现 Goroutine 的互斥执行。通过互斥锁，可以确保在同一时刻只有一个 Goroutine 可以访问共享资源，从而避免数据竞争和保证程序的正确性。本文将详细讲解 Mutex 的使用方法，并提供示例代码，帮助读者理解如何在并发场景下控制 Goroutine 的执行顺序。
在并发编程中，控制对共享资源的访问至关重要。当多个 Goroutine 同时访问和修改同一份数据时，可能会出现数据竞争，导致程序行为异常甚至崩溃。Go 语言提供了多种同步机制来解决这个问题，其中 sync.Mutex（互斥锁）是一种常用的方式。
sync.Mutex 允许您锁定一段代码，使得在任何给定时间只有一个 Goroutine 可以执行该代码块。这对于保护共享资源免受并发访问的影响非常有用。
sync.Mutex 的基本用法
sync.Mutex 提供了两个主要方法：
- Lock(): 尝试获取锁。如果锁当前被其他 Goroutine 持有，则调用 Goroutine 将阻塞，直到锁可用。
- Unlock(): 释放锁。释放锁后，其他等待获取锁的 Goroutine 将有机会获得锁并继续执行。
以下是一个简单的示例，演示了如何使用 sync.Mutex 来保护对共享变量的访问：
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
counter int
mutex sync.Mutex
)
func incrementCounter(id int) {
mutex.Lock() // 获取锁
defer mutex.Unlock() // 确保函数退出时释放锁
fmt.Printf("Goroutine %d: Counter before increment: %d\n", id, counter)
counter++
fmt.Printf("Goroutine %d: Counter after increment: %d\n", id, counter)
time.Sleep(time.Millisecond * 100) // 模拟一些工作
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 1; i <= 3; i++ {
wg.Add(1)
go func(id int) {
defer wg.Done()
incrementCounter(id)
}(i)
}
wg.Wait() // 等待所有 Goroutine 完成
fmt.Println("Final counter value:", counter)
}在这个例子中：
- 我们声明了一个全局变量 counter 和一个 sync.Mutex 类型的变量 mutex。
- incrementCounter 函数负责递增 counter 的值。
- 在 incrementCounter 函数中，我们首先调用 mutex.Lock() 来获取锁。这将阻止其他 Goroutine 在当前 Goroutine 完成之前访问 counter。
- defer mutex.Unlock() 语句确保在函数退出时始终释放锁，即使函数发生 panic。
- 在 main 函数中，我们启动了三个 Goroutine，每个 Goroutine 都调用 incrementCounter 函数。
- wg.Wait() 确保主 Goroutine 等待所有子 Goroutine 完成。
运行此代码，您会看到每次只有一个 Goroutine 可以访问 counter，从而避免了数据竞争。
注意事项
- 死锁： 如果 Goroutine 试图多次锁定同一个互斥锁而没有先释放它，就会发生死锁。例如：
mutex.Lock() mutex.Lock() // 导致死锁
- 避免长时间持有锁： 长时间持有锁会降低程序的并发性。尽量减少持有锁的时间，只在必要时才锁定。
- 使用 defer 释放锁： 始终使用 defer mutex.Unlock() 来确保在函数退出时释放锁，即使函数发生 panic。
- 读写锁： 如果多个 Goroutine 需要读取共享资源，但只有一个 Goroutine 需要写入共享资源，则可以使用 sync.RWMutex（读写锁）来提高性能。读写锁允许多个 Goroutine 同时读取共享资源，但只允许一个 Goroutine 写入共享资源。
总结
sync.Mutex 是 Go 语言中用于实现互斥锁的一种简单而强大的机制。通过使用互斥锁，您可以确保在并发环境下对共享资源的访问是安全的，从而避免数据竞争和保证程序的正确性。理解 sync.Mutex 的基本用法和注意事项对于编写可靠的并发程序至关重要。
