Goroutine 的同步（第三部分）
- 第一部分：https://studygolang.com/articles/14118
- 第二部分：https://studygolang.com/articles/14478
mutex 和 sync.Once 介紹
假設你的程式中有一個需要某種初始化的功能。該 Bootstrap 程式成本很高，因此將其推遲到實際使用功能的那一刻是有意義的。這樣，當功能未啟用時，就不會浪費 CPU 週期。 這在 Go 中如何完成？
package main
import "fmt"
var capitals map[string]string
func Bootstrap() {
capitals = make(map[string]string)
capitals["France"] = "Paris"
capitals["Germany"] = "Berlin"
capitals["Japan"] = "Tokyo"
capitals["Brazil"] = "Brasilia"
capitals["China"] = "Beijing"
capitals["USA"] = "Washington"
...
capitals["Poland"] = "Warsaw"
}
func getCapitalCity(country string) string {
if capitals == nil {
Bootstrap()
}
return capitals[country]
}
func main() {
fmt.Println(getCapitalCity("Poland"))
fmt.Println(getCapitalCity("USA"))
fmt.Println(getCapitalCity("Japan"))
}
你可以想象，如果它可以處理所有的國家，其他類似資料庫的結構，使用 I/O 操作等，則 bootstrap 函式可能非常昂貴。上述解決方案看起來簡單且優雅，但不幸的是，它並不會正常工作。問題在於當 bootstrap 函式在執行時無法阻止其它 Goroutine 做同樣的事。而這些繁重的計算只做一次是很可取的。另外在 capitals 剛剛被初始化而其中的 key 還未設定時，其它 Goroutine 會看到它不為 nil 從而嘗試從空的 map 中獲取值。
ofollow,noindex" target="_blank">sync.Mutex
Go 有包含很多好東西的內建 sync 包。我們可以使用 mutex (mutual exclusion) 來解決我們的同步問題。
import (
"fmt"
"sync"
)
...
var (
capitals map[string]string
mutex sync.Mutex
)
...
func getCapitalCity(country string) string {
mutex.Lock()
if capitals == nil {
Bootstrap()
}
mutex.Unlock()
return capitals[country]
}
bootstrap 程式可被多次執行的問題解決了。如果任何一個 Goroutine 正在執行 bootstrap 或者甚至在判斷 capitals == nil ，那麼其它 Goroutine 會在 mutex.Lock() 處等待。 Unlock 函式一結束另一個 Goroutine 就會被“准許進入”。
但是一次只能有一個 Goroutine 執行被放在 mutex.Lock() 和 mutex.Unlock() 之間的程式碼。因此如果存放首都城市的 map 被多個 Goroutine 讀取，那麼一切都會在 if 語句處被處理成一個接一個的。從根本上說對於 map 的讀操作（包括判斷它是否為 nil ）應該允許一次處理多個，因為它是執行緒安全的。
sync.RWMutex
讀 / 寫 mutex 可以同時被多個 reader 或者一個 writer 持有（writer 是指改寫資料的某種東西）：
mutex sync.RWMutex
...
func getCapitalCity(country string) string {
mutex.RLock()
if capitals != nil {
country := capitals[country]
mutex.RUnlock()
return country
}
mutex.RUnlock()
mutex.Lock()
if capitals == nil {
Bootstrap()
}
mutex.Unlock()
return getCapitalCity(country)
}
現在程式碼變得複雜多了。第一部分使用讀鎖以允許多個 reader 同時讀取 capitals 。在一開始 Bootstrap 還未完成，所以呼叫者會拿到 mutex.Lock() 並且做必要的初始化。當這部分結束，函式可以被再次呼叫來獲取期望的值。這些都在 Bootstrap 函式已經返回之後。
最新的解決方法很顯然維護起來比較難。幸運的是有一個內建的方法恰好幫我們應對這種情況……
sync.Once
once sync.Once
...
func getCapitalCity(country string) string {
once.Do(bootstrap)
return capital[country]
}
上面的程式碼比第一個簡明版的解決方法（它並不正常工作）更加簡單。可以保證 bootstrap 只會被呼叫一次，並且從 map 中讀資料僅在 bootstrap 返回後才會被執行。
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資源
The Go memory model specifies the conditions under which reads of a variable in one Goroutine can be guaranteed to …
golang.org
Package sync provides basic synchronization primitives such as mutual exclusion locks. Other than the Once and …
golang.org
Golang Programming Concurrency Synchronization Software Development
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