面试题：Go函数的并发安全与资源管理

Question

在Go函数编程中，当多个协程并发调用同一个函数，且该函数涉及共享资源的读写操作时，如何保证并发安全？请详细阐述实现思路，并给出相应的代码示例。

Answer 1

1. 实现思路：
   • 互斥锁（Mutex）：使用sync.Mutex来保护共享资源。在访问共享资源前加锁，访问完成后解锁。这样同一时间只有一个协程能访问共享资源，避免数据竞争。
   • 读写锁（RWMutex）：如果对共享资源的读操作远多于写操作，可以使用sync.RWMutex。读操作时可以多个协程同时进行（加读锁），写操作时则需要独占（加写锁），以保证数据一致性。
2. 代码示例（使用互斥锁）：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    counter int
    mu      sync.Mutex
)

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    counter++
    mu.Unlock()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    numRoutines := 1000
    for i := 0; i < numRoutines; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final counter value:", counter)
}

3. 代码示例（使用读写锁，假设读多写少场景）：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var (
    data  int
    rwmu  sync.RWMutex
)

func read(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    rwmu.RLock()
    fmt.Printf("Read value: %d\n", data)
    rwmu.RUnlock()
}

func write(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    rwmu.Lock()
    data++
    fmt.Printf("Write new value: %d\n", data)
    rwmu.Unlock()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go read(&wg)
    }
    for i := 0; i < 2; i++ {
        wg.Add(1)
        go write(&wg)
    }
    time.Sleep(2 * time.Second)
    wg.Wait()
}