Go語言中sync包使用方法教程
更新時間：2025年03月29日 09:26:24 作者：Clown95
在Go語言的并發(fā)編程實踐中,性能優(yōu)化總是繞不開的話題,下面這篇文章主要介紹了Go語言中sync包使用方法的相關(guān)資料,文中通過代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下
Go 語言的 sync 包提供了基本的同步原語，用于在并發(fā)編程中協(xié)調(diào) goroutine 之間的操作。
1. 互斥鎖 (Mutex)
互斥鎖用于保護(hù)共享資源，確保同一時間只有一個 goroutine 可以訪問。
特點：
- 最基本的同步原語，實現(xiàn)互斥訪問共享資源
- 有兩個方法：
Lock()和Unlock() - 不可重入，同一個 goroutine 重復(fù)獲取會導(dǎo)致死鎖
- 沒有超時機(jī)制，鎖定后必須等待解鎖
- 不區(qū)分讀寫操作，所有操作都是互斥的
- 適用于共享資源競爭不激烈的場景
- 性能高于 channel 實現(xiàn)的互斥機(jī)制
- 不保證公平性，可能導(dǎo)致饑餓問題
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func main() {
var mutex sync.Mutex
counter := 0
for i := 0; i < 1000; i++ {
go func() {
mutex.Lock()
defer mutex.Unlock()
counter++
}()
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("計數(shù)器:", counter)
}
2. 讀寫鎖 (RWMutex)
當(dāng)多個 goroutine 需要讀取而很少寫入時，讀寫鎖比互斥鎖更高效。
特點：
- 針對讀多寫少場景優(yōu)化的鎖
- 提供四個方法：
RLock()、RUnlock()、Lock()、Unlock() - 允許多個讀操作并發(fā)進(jìn)行，但寫操作是互斥的
- 寫鎖定時，所有讀操作都會被阻塞
- 有讀鎖定時，寫操作會等待所有讀操作完成
- 寫操作優(yōu)先級較高，防止寫?zhàn)囸I
- 內(nèi)部使用 Mutex 實現(xiàn)
- 比 Mutex 有更多開銷，但在讀多寫少場景下性能更高
var rwMutex sync.RWMutex
var data map[string]string = make(map[string]string)
// 讀取操作
func read(key string) string {
rwMutex.RLock()
defer rwMutex.RUnlock()
return data[key]
}
// 寫入操作
func write(key, value string) {
rwMutex.Lock()
defer rwMutex.Unlock()
data[key] = value
}
3. 等待組 (WaitGroup)
等待組用于等待一組 goroutine 完成執(zhí)行。
特點：
- 用于協(xié)調(diào)多個 goroutine 的完成
- 提供三個方法：
Add()、Done()、Wait() Add()增加計數(shù)器，參數(shù)可為負(fù)數(shù)Done()等同于Add(-1)，減少計數(shù)器Wait()阻塞直到計數(shù)器歸零- 計數(shù)器不能變?yōu)樨?fù)數(shù)，會導(dǎo)致 panic
- 可以重用，計數(shù)器歸零后可以再次增加
- 非常適合"扇出"模式（啟動多個工作 goroutine 并等待全部完成）
- 不包含工作內(nèi)容信息，僅表示完成狀態(tài)
- 輕量級，開銷很小
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 5; i++ {
wg.Add(1) // 增加計數(shù)器
go func(id int) {
defer wg.Done() // 完成時減少計數(shù)器
fmt.Printf("工作 %d 完成\n", id)
}(i)
}
wg.Wait() // 等待所有 goroutine 完成
fmt.Println("所有工作已完成")
}
4. 一次性執(zhí)行 (Once)
Once 確保一個函數(shù)只執(zhí)行一次，無論有多少 goroutine 嘗試執(zhí)行它。
特點：
- 確保某個函數(shù)只執(zhí)行一次
- 只有一個方法：
Do(func()) - 即使在多個 goroutine 中調(diào)用也只執(zhí)行一次
- 常用于單例模式或一次性初始化
- 內(nèi)部使用互斥鎖和一個標(biāo)志位實現(xiàn)
- 非常輕量級，幾乎沒有性能開銷
- 如果傳入的函數(shù) panic，視為已執(zhí)行
- 不能重置，一旦執(zhí)行就不能再次執(zhí)行
- 傳入不同的函數(shù)也不會再次執(zhí)行
var once sync.Once
var instance *singleton
func getInstance() *singleton {
once.Do(func() {
instance = &singleton{}
})
return instance
}
5. 條件變量 (Cond)
條件變量用于等待或宣布事件的發(fā)生。
特點：
- 用于等待或通知事件發(fā)生
- 需要與互斥鎖結(jié)合使用：
sync.NewCond(&mutex) - 提供三個方法：
Wait()、Signal()、Broadcast() Wait()自動解鎖并阻塞，被喚醒后自動重新獲取鎖Signal()喚醒一個等待的 goroutineBroadcast()喚醒所有等待的 goroutine- 適合生產(chǎn)者-消費者模式
- 可以避免輪詢，提高性能
- 使用相對復(fù)雜，容易出錯
- 等待必須在獲取鎖后調(diào)用
var mutex sync.Mutex
var cond = sync.NewCond(&mutex)
var ready bool
func main() {
go producer()
// 消費者
mutex.Lock()
for !ready {
cond.Wait() // 等待條件變?yōu)檎?
}
fmt.Println("數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好")
mutex.Unlock()
}
func producer() {
time.Sleep(time.Second) // 模擬工作
mutex.Lock()
ready = true
cond.Signal() // 通知一個等待的 goroutine
// 或使用 cond.Broadcast() 通知所有等待的 goroutine
mutex.Unlock()
}
6. 原子操作 (atomic)
對于簡單的計數(shù)器或標(biāo)志，可以使用原子操作包而不是互斥鎖。
特點：
- 底層的原子操作，無鎖實現(xiàn)
- 適用于簡單的計數(shù)器或標(biāo)志位
- 比互斥鎖性能更高，開銷更小
- 提供多種原子操作：
Add、Load、Store、Swap、CompareAndSwap - 支持多種數(shù)據(jù)類型：int32、int64、uint32、uint64、uintptr 和指針
- 可用于實現(xiàn)自己的同步原語
- 不適合復(fù)雜的共享狀態(tài)
- 在多 CPU 系統(tǒng)上可能導(dǎo)致緩存一致性開銷
- Go 1.19 引入了新的原子類型
import (
"fmt"
"sync/atomic"
"time"
)
func main() {
var counter int64 = 0
for i := 0; i < 1000; i++ {
go func() {
atomic.AddInt64(&counter, 1)
}()
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("計數(shù)器:", atomic.LoadInt64(&counter))
}
7. Map (sync.Map)
Go 1.9 引入的線程安全的 map。
特點：
- Go 1.9 引入的線程安全的哈希表
- 無需額外加鎖即可安全地并發(fā)讀寫
- 提供五個方法：
Store、Load、LoadOrStore、Delete、Range - 內(nèi)部使用分段鎖和原子操作優(yōu)化性能
- 適用于讀多寫少的場景
- 不保證遍歷的順序
- 不支持獲取元素數(shù)量或判斷是否為空
- 不能像普通 map 那樣直接使用下標(biāo)語法
- 性能比加鎖的普通 map 更好，但單線程下比普通 map 慢
- 內(nèi)存開銷較大
var m sync.Map
func main() {
// 存儲鍵值對
m.Store("key1", "value1")
m.Store("key2", "value2")
// 獲取值
value, ok := m.Load("key1")
if ok {
fmt.Println("找到鍵:", value)
}
// 如果鍵不存在則存儲
m.LoadOrStore("key3", "value3")
// 刪除鍵
m.Delete("key2")
// 遍歷所有鍵值對
m.Range(func(key, value interface{}) bool {
fmt.Println(key, ":", value)
return true // 返回 false 停止遍歷
})
}
8. Pool (sync.Pool)
對象池用于重用臨時對象，減少垃圾回收壓力。
特點：
- 用于緩存臨時對象，減少垃圾回收壓力
- 提供兩個方法：
Get()和Put() - 需要提供
New函數(shù)來創(chuàng)建新對象 - 對象可能在任何時候被垃圾回收，不保證存活
- 在 GC 發(fā)生時會清空池中的所有對象
- 不適合管理需要顯式關(guān)閉的資源（如文件句柄）
- 適合于頻繁創(chuàng)建和銷毀的對象
- 沒有大小限制，Put 總是成功的
- 每個 P（處理器）有自己的本地池，減少競爭
- Go 1.13 后大幅提升了性能
var bufferPool = sync.Pool{
New: func() interface{} {
return new(bytes.Buffer)
},
}
func process() {
// 獲取緩沖區(qū)
buffer := bufferPool.Get().(*bytes.Buffer)
buffer.Reset() // 清空以便重用
// 使用緩沖區(qū)
buffer.WriteString("hello")
// 操作完成后放回池中
bufferPool.Put(buffer)
}
9. 綜合示例
下面是一個綜合示例，展示了多個同步原語的使用：
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
type SafeCounter struct {
mu sync.Mutex
wg sync.WaitGroup
count int
}
func main() {
counter := SafeCounter{}
// 啟動 5 個 goroutine 增加計數(shù)器
for i := 0; i < 5; i++ {
counter.wg.Add(1)
go func(id int) {
defer counter.wg.Done()
for j := 0; j < 10; j++ {
counter.mu.Lock()
counter.count++
fmt.Printf("Goroutine %d: 計數(shù)器 = %d\n", id, counter.count)
counter.mu.Unlock()
// 模擬工作
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
}
}(i)
}
// 等待所有 goroutine 完成
counter.wg.Wait()
fmt.Println("最終計數(shù):", counter.count)
}
最佳實踐
使用 defer 解鎖：確保即使發(fā)生錯誤也能解鎖
mu.Lock() defer mu.Unlock()
避免鎖的嵌套：容易導(dǎo)致死鎖
保持臨界區(qū)簡短：鎖定時間越短越好
基準(zhǔn)測試比較：
- 對于大多數(shù)簡單操作，atomic 比 Mutex 快
- RWMutex 在讀操作遠(yuǎn)多于寫操作時優(yōu)于 Mutex
- sync.Map 在高并發(fā)下比加鎖的 map 性能更好
內(nèi)存對齊：
- 原子操作需要內(nèi)存對齊
- 不正確的內(nèi)存對齊會嚴(yán)重影響性能
- 特別是在 32 位系統(tǒng)上使用 64 位原子操作
超時控制：
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second) defer cancel() done := make(chan struct{}) go func() { // 執(zhí)行可能耗時的操作 mu.Lock() // ... mu.Unlock() done <- struct{}{} }() select { case <-done: // 操作成功完成 case <-ctx.Done(): // 操作超時 }
總結(jié)
到此這篇關(guān)于Go語言中sync包使用方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語言sync包使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
這篇文章主要為大家介紹了Kotlin編程條件控制示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪2022-08-08
高并發(fā)系統(tǒng)是指能同時支持眾多用戶請求,處理大量并行計算的系統(tǒng),這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了如何使用Go語言開發(fā)一個高并發(fā)系統(tǒng),感興趣的小伙伴可以了解下2023-11-11
一百行Golang代碼實現(xiàn)簡單并發(fā)聊天室
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了一百行Golang代碼如何實現(xiàn)簡單并發(fā)聊天室，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2019-08-08
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Go語言中內(nèi)置RPC的原理。說起?RPC?大家想到的一般是框架，Go?作為編程語言竟然還內(nèi)置了?RPC，著實讓我有些吃鯨，本文就來一起聊聊吧2023-03-03
這篇文章主要介紹了go語言實現(xiàn)猜數(shù)字小游戲的方法,實例分析了Go語言流程判斷與處理的技巧,需要的朋友可以參考下2015-03-03
這篇文章主要介紹了golang去除多余空白字符(含制表符)的操作，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2021-04-04
go語言使用snmp庫中的 k-sone/snmpgo 實現(xiàn)相關(guān)mib查詢，本文通過實例代碼給大家介紹了go使用snmp庫查詢mib數(shù)據(jù)，感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧2023-10-10
本文主要介紹了go語言中g(shù)orm時間格式化，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2023-03-03
使用過Python語言的朋友們可能使用過 forgery_py ，它是一個偽造數(shù)據(jù)的工具。這篇文章主要介紹了Go語言版本的forgery,需要的朋友可以參考下2018-08-08
這篇文章主要介紹了golang中接口對象的轉(zhuǎn)型方式，大家都知道接口對象的轉(zhuǎn)型有兩種方式，文中通過示例代碼給大家介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2021-10-10