面试题：Go中RWMutex锁降级的实际应用及风险

Question

在Go的实际项目开发中，列举一个RWMutex锁降级可能会用到的场景，并详细说明在这个过程中可能会面临哪些风险，以及如何避免这些风险？

Answer 1

可能用到的场景

假设一个缓存系统，多个协程会频繁读取缓存数据，但偶尔需要更新缓存。当更新缓存时，为了防止读取操作读到不一致的数据，需要使用写锁。在更新完成后，可能需要继续读取更新后的数据，此时可以进行锁降级，即从写锁降级为读锁。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    cache     map[string]string
    mu        sync.RWMutex
)

func updateCache(key, value string) {
    mu.Lock()
    cache[key] = value
    // 这里可以进行锁降级
    mu.RLock()
    mu.Unlock()
    // 后续可以进行读取操作
    fmt.Println("Read after update:", cache[key])
    mu.RUnlock()
}

面临的风险

1. 死锁风险：如果在持有写锁的情况下，先解锁写锁，再尝试获取读锁，而此时有其他协程已经获取了读锁，就会导致死锁。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    cache     map[string]string
    mu        sync.RWMutex
)

func wrongUpdateCache(key, value string) {
    mu.Lock()
    cache[key] = value
    mu.Unlock()
    mu.RLock()
    fmt.Println("Read after update:", cache[key])
    mu.RUnlock()
}

在上述代码中，先解锁写锁再获取读锁，若此时其他协程持有读锁，就会造成死锁。

2. 数据竞争风险：如果在锁降级过程中，没有正确控制其他协程的访问，可能会导致数据竞争。比如在解锁写锁后、获取读锁前，有其他协程修改了数据，就会读到不一致的数据。

避免风险的方法

1. 正确的锁操作顺序：按照先获取读锁，再解锁写锁的顺序进行锁降级，就像第一个示例代码那样。这样可以保证在持有写锁时获取读锁，避免死锁。
2. 同步控制：在锁降级过程中，确保没有其他协程对共享数据进行修改。可以通过在获取写锁期间，禁止其他协程的读写操作，直到锁降级完成。例如可以增加一个标志位，在持有写锁时设置标志位，其他协程检测到标志位则不进行读写操作。