Go并发同步Mutex典型易错使用场景

Go并发同步中的Mutex是一种锁机制，用于保护共享资源，防止并发访问时出现数据竞争等问题。然而，Mutex被错误地使用会导致诸多问题，因此我们需要了解Mutex的典型易错使用场景。

Mutex使用场景

Mutex的主要使用场景是多个线程同时访问共享资源时，在访问时需要对资源进行加锁、解锁操作，以避免竞争情况下数据的不一致。以下是Mutex的典型使用场景：

1. 同时访问切片时的加锁、解锁

在Go中，切片是一种动态数组，是可以被多个协程同时访问的共享资源。当多个协程同时对切片进行增删改查等操作时，需要使用Mutex进行同步。

考虑以下示例代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var m sync.Mutex

func main() {
    s := make([]int, 0)
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            m.Lock()
            defer m.Unlock()
            s = append(s, 1)
            fmt.Println(s)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
}

上述代码使用了Mutex对切片进行加锁、解锁，可以保证多个协程同时对切片进行操作时不会发生数据竞争的情况。注意，在修改切片时，需要进行加锁和解锁。

2. 匿名结构体的同步操作

在一些特殊场景下，需要使用匿名结构体作为共享变量。由于匿名结构体没有字段名，因此不能使用mutex来进行同步操作。而应该使用指针来进行同步。

考虑以下示例代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

type MyStruct struct {
    num int
    sync.Mutex
}

func main() {
    var myStruct MyStruct
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(s *MyStruct) {
            defer wg.Done()
            s.Lock()
            defer s.Unlock()
            s.num++
            time.Sleep(time.Second)
            fmt.Printf("num: %d\n", s.num)
        }(&myStruct)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("done")
}

由于匿名结构体没有字段名，所以不能给mutex指定名称来进行同步操作。因此我们将mutex定义在结构体中，使用传递结构体指针的方式来同时传递mutex和结构体。这样可以使用指针来进行同步操作，避免出现数据竞争的情况。

Mutex易错使用场景

除了上述典型使用场景之外，还有一些使用Mutex的易错场景需要注意，以下是一些常见易错场景：

1. 复制了Mutex的引用

考虑以下示例代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type MyStruct struct {
    num  int
    lock sync.Mutex
}

func main() {
    var myStruct MyStruct
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(s *MyStruct) {
            defer wg.Done()
            lock := s.lock
            lock.Lock()
            defer lock.Unlock()
            s.num++
            fmt.Printf("num: %d\n", s.num)
        }(&myStruct)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("done")
}

上述代码中，我们复制了Mutex的引用，而不是mutex本身。由于Mutex是一个指针类型，锁状态被存储在指针指向的内存中。如果复制了Mutex的引用，相当于将指针的值复制了一份。而新建的Mutex是没有被锁住的，因此在使用时会导致不确定的行为。

所以，不要复制Mutex的引用，应当使用指针来操作Mutex。

2. Mutex作为参数传递时，注意指针类型

考虑以下示例代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type MyStruct struct {
    num  int
    lock sync.Mutex
}

func f(s MyStruct) {
    s.lock.Lock()
    defer s.lock.Unlock()
    s.num++
    fmt.Printf("num: %d\n", s.num)
}

func main() {
    var myStruct MyStruct
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(s MyStruct) {
            defer wg.Done()
            f(s)
        }(myStruct)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("done")
}

上述代码中，我们将MyStruct作为参数传递给函数，但是在函数f中使用了MyStruct.lock。由于MyStruct是一个值类型，传递时是进行了复制操作。因此，在函数f中使用的MyStruct.lock是MyStruct的一个副本，是一个新的Mutex。如果在这里使用MyStruct.lock.Lock()会导致不确定的行为。

因此，在传递MyStruct时应当使用指针类型，如下所示：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type MyStruct struct {
    num  int
    lock sync.Mutex
}

func f(s *MyStruct) {
    s.lock.Lock()
    defer s.lock.Unlock()
    s.num++
    fmt.Printf("num: %d\n", s.num)
}

func main() {
    var myStruct MyStruct
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(s *MyStruct) {
            defer wg.Done()
            f(s)
        }(&myStruct)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("done")
}

总结

在Go开发中，Mutex是一种常见的同步机制，但是在使用时也容易出错。通过本文中的分析，我们了解了Mutex的典型使用场景和易错使用场景，希望能够帮助读者更好地使用Mutex进行并发编程。