面试题：Go chan并发读写的资源竞争优化

Question

假设有多个goroutine并发向同一个channel写入数据，同时有另外多个goroutine从该channel读取数据，可能会出现资源竞争导致数据不一致的情况。请设计一个方案，在保证高性能的同时，有效避免这种资源竞争问题，并说明你的设计思路和关键代码实现。

Answer 1

设计思路

使用Go语言的sync.Mutex来保护对共享资源（这里即向channel写入数据的操作）的访问。在向channel写入数据前加锁，写入完成后解锁，这样同一时间只有一个goroutine能执行写入操作，避免资源竞争。对于读取操作，由于Go语言的channel本身是线程安全的，所以无需额外处理。

关键代码实现

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    mu sync.Mutex
    ch = make(chan int)
)

func writer(id int, wg *sync.WaitGroup, num int) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    ch <- num * id
    mu.Unlock()
}

func reader(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for val := range ch {
        fmt.Println("Read:", val)
    }
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    numWriters := 5
    numReaders := 3

    for i := 0; i < numReaders; i++ {
        wg.Add(1)
        go reader(&wg)
    }

    for i := 1; i <= numWriters; i++ {
        wg.Add(1)
        go writer(i, &wg, 10)
    }

    go func() {
        wg.Wait()
        close(ch)
    }()

    wg.Wait()
}

在上述代码中：

1. 定义了一个sync.Mutex类型的mu和一个int类型的channel ch。
2. writer函数负责向ch写入数据，在写入前调用mu.Lock()加锁，写入后调用mu.Unlock()解锁。
3. reader函数从ch中读取数据，由于channel本身线程安全，所以无需额外同步操作。
4. 在main函数中，启动多个writer和reader goroutine，等待所有writer完成后关闭ch，reader在ch关闭后会结束循环。