golang 全局变量加锁

Golang是一种非常流行的编程语言，它的并发模型和内置的并发原语使得在多线程编程方面变得相对容易。然而，在处理全局变量的同时，需要格外小心，以防止并发读写引起的数据竞争问题。本文将介绍如何使用锁来保护全局变量，以确保并发环境下的数据一致性。

为什么需要锁？

在多线程编程中，全局变量很容易引发问题。当多个线程同时读写同一个变量时，如果不加以限制，可能会导致数据的不一致性或者错误的计算结果。因此，我们需要一种机制来保证同时只有一个线程可以访问全局变量，这就是锁的作用。

使用互斥锁实现全局变量的安全访问

在Golang中，我们可以使用sync包提供的Mutex类型来实现互斥锁的功能。互斥锁可以确保同一时刻只有一个线程可以进入被保护的代码块，从而避免并发访问的问题。

首先，我们需要定义一个全局变量，例如：

var count int = 0

然后，我们可以在需要访问该全局变量的代码块前后分别加上Lock()和Unlock()方法，如下所示：

var m sync.Mutex

func increment() {
    m.Lock()
    count++
    m.Unlock()
}

func main() {
    // 启动多个并发的goroutine
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go increment()
    }

    // 等待所有goroutine执行完毕
    time.Sleep(time.Second)

    fmt.Println("count:", count)
}

上述代码中，我们首先创建了一个Mutex类型的变量m。在increment函数中，通过调用m.Lock()和m.Unlock()方法来保护count变量的访问。当有goroutine进入increment函数时，它会尝试获取锁，如果锁已被其他goroutine获取，则当前goroutine会被阻塞，直到锁被释放。

使用读写锁实现更高效的读写操作

互斥锁虽然可以保证数据的一致性，但是在高并发环境下，如果大部分操作都是读操作，那么互斥锁可能成为性能瓶颈。Golang中提供了一种更高效的读写锁sync.RWMutex，它允许多个goroutine同时读取共享变量，但只允许一个goroutine进行写操作。

使用读写锁实现全局变量的安全访问，需要调用RLock()和RUnlock()方法来进行读操作，调用Lock()和Unlock()方法来进行写操作。下面是一个示例代码：

var (
    count int = 0
    rwMutex sync.RWMutex
)

func read() {
    rwMutex.RLock()
    defer rwMutex.RUnlock()
    fmt.Println("Read:", count)
}

func write() {
    rwMutex.Lock()
    defer rwMutex.Unlock()
    count++
    fmt.Println("Write:", count)
}

func main() {
    // 启动多个并发的goroutine
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go read()
    }

    for i := 0; i < 3; i++ {
        go write()
    }

    // 等待所有goroutine执行完毕
    time.Sleep(time.Second)
}

在上述代码中，我们首先创建了一个RWMutex类型的变量rwMutex。在read函数中，我们通过调用rwMutex.RLock()和rwMutex.RUnlock()方法来保护count变量的读操作。而在write函数中，我们通过调用rwMutex.Lock()和rwMutex.Unlock()方法来保护count变量的写操作。

总结

在并发编程中，全局变量的安全性至关重要。通过使用锁机制，我们可以确保多线程环境下的数据一致性，并避免竞态条件和数据竞争问题。Golang中提供了互斥锁和读写锁两种机制，可以根据具体的情况选择合适的锁机制来保护全局变量。

尽管锁机制可以确保数据的一致性，但过多的锁竞争可能会降低程序的性能。因此，在设计并发程序时，需要权衡锁的使用粒度和并发访问的需求，以提高程序的性能和吞吐量。