在并发编程中,多个Goroutine可能同时访问和修改共享资源(如变量、数据结构、文件等)。如果不加以控制,这种并发访问可能导致数据不一致、竞态条件等问题。为了避免这些问题,我们需要确保在任何给定时刻,只有一个Goroutine能够访问和操作特定的共享资源或执行特定的代码段。这个需要被独占执行的代码段被称为“临界区”(Critical Section)。
例如,考虑三个并发运行的Goroutine,每个Goroutine都包含一个“关键操作序列”(如发送数据和打印信息)。我们希望当其中一个Goroutine正在执行其关键操作序列时,其他Goroutine的关键操作序列必须被阻塞,直到当前Goroutine完成。这正是互斥(Mutual Exclusion)的核心需求。
Go语言标准库提供了sync包,其中sync.Mutex是实现互斥锁的基本原语。Mutex(互斥锁)通过以下两个方法来控制对临界区的访问:
正确使用Lock()和Unlock()可以确保临界区在任何时候都只有一个Goroutine在执行。
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对于上述场景,最直接且推荐的实现方式是使用一个单一的共享互斥锁来保护所有Goroutine的临界区。当任何一个Goroutine进入其临界区之前,它会尝试获取这个共享锁;完成后,它会释放这个锁。这样,无论哪个Goroutine,只要它想进入临界区,都必须先获得这把唯一的锁,从而保证了临界区的独占性。
以下代码演示了如何使用一个共享的sync.Mutex来确保三个Goroutine的关键操作序列(模拟的打印事件)互斥执行。
package main import ( "fmt" "math/rand" "sync" "time" ) var ( // 定义一个全局共享的互斥锁,用于保护所有Goroutine的临界区 sharedMutex sync.Mutex // WaitGroup 用于等待所有Goroutine完成 wg sync.WaitGroup ) // 模拟一些非关键操作 func doSomething(routineID int, stage string) { fmt.Printf("Routine %d: %s - 执行非关键操作...\n", routineID, stage) time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(50)) * time.Millisecond) // 模拟耗时 } // 模拟关键操作序列(临界区) func criticalSection(routineID int) { fmt.Printf("Routine %d: 进入关键操作区。\n", routineID) // 模拟发送和打印事件,这里用多个打印语句代替 for i := 0; i < 3; i++ { fmt.Printf("Routine %d: 关键事件 %d\n", routineID, i+1) time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(30)) * time.Millisecond) // 模拟耗时 } fmt.Printf("Routine %d: 退出关键操作区。\n", routineID) } // 每个Goroutine的执行逻辑 func runRoutine(id int) { defer wg.Done() // Goroutine完成时通知WaitGroup doSomething(id, "前置操作") // 在进入关键操作区前获取锁 sharedMutex.Lock() criticalSection(id) // 在退出关键操作区后释放锁 sharedMutex.Unlock() doSomething(id, "后置操作") } func main() { rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 初始化随机数种子 wg.Add(3) // 告知WaitGroup将启动3个Goroutine go runRoutine(1) go runRoutine(2) go runRoutine(3) wg.Wait() // 等待所有Goroutine完成 fmt.Println("所有Goroutine已完成。") }
以上就是Go语言并发Goroutine的互斥控制:实现关键代码段的独占执行的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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