面试题：Go并发编程中互斥锁解决资源竞争的基本原理

Question

在Go并发编程中，当使用互斥锁（`sync.Mutex`）来解决资源竞争问题时，请详细阐述互斥锁是如何工作的，以及在代码中如何正确使用它来保护共享资源。

Answer 1

互斥锁工作原理

1. 基本概念：互斥锁（sync.Mutex）是一种同步原语，它通过限制同一时间只有一个 goroutine 能够访问共享资源，从而避免资源竞争。
2. 锁定机制：当一个 goroutine 调用互斥锁的 Lock 方法时，如果此时互斥锁处于未锁定状态，该 goroutine 会立即获取锁并将其锁定，其他试图获取锁的 goroutine 会被阻塞，直到该锁被解锁。
3. 解锁机制：当持有锁的 goroutine 调用互斥锁的 Unlock 方法时，互斥锁会被解锁，此时等待队列中的一个 goroutine 会被唤醒并获取锁，继续执行。

正确使用互斥锁保护共享资源的代码示例

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

在上述代码中：

1. 声明互斥锁和共享资源：声明了一个共享变量 counter 和一个 sync.Mutex 类型的互斥锁 mu。
2. 使用互斥锁保护共享资源：在 increment 函数中，在访问和修改 counter 之前调用 mu.Lock() 获取锁，操作完成后调用 mu.Unlock() 释放锁，确保同一时间只有一个 goroutine 能修改 counter。
3. 并发执行：在 main 函数中，启动 1000 个 goroutine 并发调用 increment 函数，通过 sync.WaitGroup 等待所有 goroutine 执行完毕，最后输出 counter 的最终值，确保结果的正确性。