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2021
06-19

Golang全局变量加锁的问题解决

如果全局变量只读取 那自然是不需要加锁的

如果全局变量多进程读，多进程写，那自然是需要加读写锁的

但是如果全局变量只有一个进程写，其他进程读呢？ 如果采用COW的方式，写进程只是通过单次赋值的方式来更新变量，是否就可以不加锁了呢？

就第三种情况而言：

当然我们通过 go build -race 或者 go run -race 就会出现

WARNING: DATA RACE。 但是出现 data race 就证明一定有问题么？

其实核心点在于这个赋值是否是原子的。也就是说是否存在 p1 = p2 的写入时，指针被临时替换为p3，并在此时goroutine切出的情况。可以想到的一种情况是64字节的指针需要两次mv才能完成全部变量的赋值。那么就有可能在两次mv中间切出，进而出现p3的情况。

之前在stackoverflow 上有个讨论

https://stackoverflow.com/questions/21447463/is-assigning-a-pointer-atomic-in-go

其中高votes的回答是说：

在go中，唯一保证原子性的操作是在 sync.atomic, 所以如果你想确保原子性，可以使用sync.Mutex 或者 sync.atomic 中的原子函数。 但是我不建议 sync.atomic中函数， 因为你不得不在任何使用指针的地方使用他们，这是非常难做到正确使用的。

用mutex 是好的go style - 你可以很方便的定义一个函数返回指针。 比如

import "sync"
var secretPointer *int
var pointerLock sync.Mutex
func CurrentPointer() *int {
    pointerLock.Lock()
    defer pointerLock.Unlock()
    return secretPointer
}
func SetPointer(p *int) {
    pointerLock.Lock()
    secretPointer = p
    pointerLock.Unlock()
}

所以一个ok的go style 应该是使用 sync.Mutex 的。

golang doc也是这么说的。

type T struct {
 msg string
}
var g *T
func setup() {
 t := new(T)
 t.msg = "hello, world"
 g = t
}
func main() {
 go setup()
 for g == nil {
 }
 print(g.msg)
}

Even if main observes g != nil and exits its loop, there is no guarantee that it will observe the initialized value for g.msg.

In all these examples, the solution is the same: use explicit synchronization.

但是当我们用go tool asm看时， 确实只有一个指令 MOVQ。

所以只能说

因为规范没有指定，所以你应该假设它不是原子的。即使它现在是原子的，它也有可能在不违反规范的情况下改变。

总之我们不应该做赋值原子的假设，而应该按照规范，使用sync.Mutex 来做。

补充：Golang对全局变量加锁同步解决资源访问共享问题——使用Go协程来同时并发计算多个数字（1-200）的阶乘

使用互斥锁解决资源共享问题

使用Go协程来同时并发计算多个数字（1-200）的阶乘，然后存储在数组当中

package main 
import (
 "fmt"
 "time"
)
 
var(
 myMap = make(map[int]int, 10)
)
 
func test(n int){
 res:=1
 for i:=1; i<=n; i++{
  res*=i
 }
 myMap[n]=res
}
 
func main(){
 for i:=1; i<=200; i++{
  go test(i)
 }
 
 time.Sleep(time.Second*10) 
 for i,v:=range myMap{
  fmt.Printf("myMap[%d]=%d\n", i, v)
 }
}

代码如下，运行结果如下：但是我们发现其并没有正常计算出各个数字的阶乘来

原因是我们没有对全局变量myMap加锁，导致了资源抢夺的问题，因此我们可以对代码加入互斥锁

package main 
import (
 "fmt"
 "time"
 "sync"
)
 
var(
 myMap = make(map[int]int, 10)
 //声明一个全局互斥锁
 lock sync.Mutex
)
 
func test(n int){
 res:=1
 for i:=1; i<=n; i++{
  res+=i //这里我将阶乘改成求和，防止数据溢出
 }
 //加锁
 lock.Lock()
 myMap[n]=res
 //解锁
 lock.Unlock()
}
 
func main(){
 for i:=1; i<=200; i++{
  go test(i)
 }
 
 time.Sleep(time.Second*10)
 
 for i,v:=range myMap{
  fmt.Printf("myMap[%d]=%d\n", i, v)
 }
}

对资源加了互斥锁之后，多个协程之间的并发问题就得到了解决

但是上述解决方案不太完美，有其缺陷：

（1）主线程在等待所有goroutine全部完成的时间很难确定

（2）如果主线程休眠时间过长，就会加长等待时间，如果等待时间短了，还可能会有goroutine因为主线程的退出而被销毁

（3）通过全局变量加锁同步来实现通讯，也不利于多个协程对全局变量的读写操作

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持自学编程网。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。

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