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Golang 线程安全与 sync.Map

news 2025/8/23 4:49:28

前言

线程安全通常是指在并发环境下，共享资源的访问被适当地管理，以防止竞争条件（race conditions）导致的数据不一致
Go语言中的线程安全可以通过多种方式实现

实现方式

互斥锁（Mutexes）
Go的sync包提供了Mutex和RWMutex类型来确保在一个时间点只有一个协程可以访问某个资源

import "sync"var mu sync.Mutex
var sharedResource map[string]intfunc updateResource(key string, value int) {mu.Lock()         // 加锁sharedResource[key] = valuemu.Unlock()       // 解锁
}

原子操作（Atomic operations）
sync/atomic包提供了一系列原子操作函数，可用于管理基本数据类型的并发访问

import "sync/atomic"var count int64func increment() {atomic.AddInt64(&count, 1) // 原子地增加计数
}

通道（Channels）
通过使用通道，可以在协程之间安全地传递数据。当数据通过通道从一个协程传递到另一个协程时，不需要额外的同步机制

ch := make(chan int)// 发送者
go func() {ch <- 42
}()// 接收者
go func() {value := <-chfmt.Println(value)
}()

不可变性（Immutability）
不修改数据可以自然地避免并发问题。设计数据结构和算法时，尽可能使数据不可变，可以减少同步的需要
其他同步原语
sync包还提供了其他同步原语，如WaitGroup、Once、Cond等，可以用来同步协程的不同行为

使用上述任何一种机制时，都需要仔细设计代码以避免死锁、活锁或饥饿等问题。在Go中，可以使用go run -race命令来检测代码中的竞争条件

sync.Map

sync.Map 是一个线程安全的映射（map），它是在 sync 包中提供的。与使用互斥锁来保护普通的 map 不同，sync.Map 使用了一种无锁的技术，特别适用于以下两种场景：

当给定键的条目只写入一次但读取多次时，比如在全局缓存中
当多个协程读取、写入和覆盖不相交的键集的条目时

sync.Map 提供了一些内置方法来操作线程安全的键值对：

Store(key, value): 存储键值对
Load(key): 根据键获取值
LoadOrStore(key, value): 获取或存储键值对。如果键已经存在，则返回现有的键值对和 false；如果不存在，则存储并返回键值对和 true
Delete(key): 删除键值对
Range(f func(key, value interface{}) bool): 遍历所有键值对，对每个键值对执行给定的函数 f

看下基本用法

import ("fmt""sync"
)func main() {var sm sync.Map// 存储键值对sm.Store("hello", "world")sm.Store(1, 3)// 读取键对应的值if value, ok := sm.Load("hello"); ok {fmt.Println("hello:", value)}// 删除键sm.Delete("hello")// 遍历所有键值对sm.Range(func(key, value interface{}) bool {fmt.Println(key, value)return true // 继续遍历})
}