锁的使用场景主要涉及到哪些？读写锁为什么会比普通锁快【Golang 入门系列十六】

2020-06-18 13:29:50

接下来要说的是golang的锁的使用场景主要涉及到哪些？读写锁为什么会比普通锁快。

一、什么场景下需要用到锁

当程序中就一个线程的时候，是不需要加锁的，但是通常实际的代码不会只是单线程，有可能是多个线程同时访问公共资源，所以这个时候就需要用到锁了，那么关于锁的使用场景主要涉及到哪些呢？

1. 多个线程在读相同的数据时
2. 多个线程在写相同的数据时
3. 同一个资源，有读又有写时

二、Go 锁分为两种：

互斥锁（sync.Mutex）
读写锁（sync.RWMutex 底层依赖Mutex实现）

互斥锁是并发程序对公共资源访问限制常见的方式。在Go中，sync.Mutex 提供了互斥锁的实现。

当一个goroutine获得了Mutex后，其他goroutine只能等待，除非该goroutine释放这个Mutex。

互斥锁结构：

type Mutex struct {    state int32    sema  uint32}

1. 锁定状态值为1，未锁定状态锁为 0 。

2. Lock()加锁、Unlock解锁。

读写锁则是对读写操作进行加锁。需要注意的是多个读操作之间不存在互斥关系，这样提高了对共享资源的访问效率。

Go中读写锁由 sync.RWMutex 提供，RWMutex在读锁占用的情况下，会阻止写，但不阻止读。RWMutex在写锁占用情况下，会阻止任何其他goroutine（无论读和写）进来，整个锁相当于由该goroutine独占。

读写锁结构：

type RWMutex struct {    w           Mutex  // held if there are pending writers    writerSem   uint32 // semaphore for writers to wait for completing readers    readerSem   uint32 // semaphore for readers to wait for completing writers    readerCount int32  // number of pending readers    readerWait  int32  // number of departing readers}

1. RWMutex是单写多读锁，该锁可以加多个读锁或者一个写锁。

2. 读锁占用的情况会阻止写，不会阻止读，多个goroutine可以同时获取读锁。

3. 写锁会阻止其他gorotine不论读或者写进来，整个锁由写锁goroutine占用与条共用示范代码

4. 适用于读多写少的场景

三、如何使用互斥锁

Mutex为互斥锁，Lock() 加锁，Unlock() 解锁，使用Lock() 加锁后，便不能再次对其进行加锁，直到利用Unlock()解锁对其解锁后，才能再次加锁．适用于读写不确定场景，即读写次数没有明显的区别，并且只允许只有一个读或者写的场景，所以该锁叶叫做全局锁。

互斥锁只能锁定一次，当在解锁之前再次进行加锁，便会无法加锁。如果在加锁前解锁，便会报错"panic: sync: unlock of unlocked mutex"。

package mainimport ("fmt"    "sync")
var (    count int    lock sync.Mutex)
func main() {    for i := ; i < 2; i++ {        go func() {            for i := 1000000; i > ; i-- {                lock.Lock()                count ++                lock.Unlock()            }            fmt.Println(count)        }()    }
    fmt.Scanf("\n") //等待子线程全部结束}
运行结果：19525332000000 //后的线程打印输出

对于上面的程序，a作为一个公共的资源，所以对a的改变、读写等操作都需要加锁。

需要注意的问题：

　　1. 不要重复锁定互斥锁
　　2. 不要忘记解锁互斥锁，必要时使用 defer 语句
　　3. 不要在多个函数之间直接传递互斥锁

四、如何使用读写锁

读写锁的场景主要是在多线程的安全操作下，并且读的情况多于写的情况，也就是说既满足多线程操作的安全性，也要确保性能不能太差，这时候，我们可以考虑使用读写锁。当然你也可以简单暴力直接使用互斥锁（Mutex）。

Lock() 写锁，如果在添加写锁之前已经有其他的读锁和写锁，则lock就会阻塞直到该锁可用，为确保该锁终可用，已阻塞的 Lock 调用会从获得的锁中排除新的读取器，即写锁权限高于读锁，有写锁时优先进行写锁定。

Unlock() 写锁解锁，如果没有进行写锁定，则就会引起一个运行时错误。

RLock() 读锁，当有写锁时，无法加载读锁，当只有读锁或者没有锁时，可以加载读锁，读锁可以加载多个，所以适用于＂读多写少＂的场景。

RUnlock() 读锁解锁，RUnlock 撤销单次RLock 调用，它对于其它同时存在的读取器则没有效果。若 rw 并没有为读取而锁定，调用 RUnlock 就会引发一个运行时错误。

package mainimport ("fmt"    "sync")
var (    count int    rwLock sync.RWMutex)
func main() {    for i := ; i < 2; i++ {        go func() {            for i := 1000000; i > ; i-- {                rwLock.Lock()                count ++                rwLock.Unlock()            }            fmt.Println(count)        }()    }
    fmt.Scanf("\n") //等待子线程全部结束}
运行结果：19686372000000