面试题：Go每个请求一个goroutine场景下map的并发安全处理

Question

在基于Go的Web应用中，采用每个请求一个goroutine的方式处理请求。现在有一个需求，需要在多个goroutine间共享一个map，这个map用于存储用户ID和对应的用户信息。请阐述有哪些方法可以保证对这个map的并发读写操作是安全的，并比较不同方法的优缺点，同时给出至少一种实现方式的示例代码。

Answer 1

保证并发读写安全的方法及优缺点

1. 使用sync.Mutex

   • 优点：简单直观，适用于大多数场景，性能损耗相对较小，实现容易理解。
   • 缺点：粒度较大，同一时间只有一个goroutine能访问map，高并发场景下可能成为性能瓶颈。

2. 使用sync.RWMutex

   • 优点：读操作可以并发执行，适用于读多写少的场景，能显著提高性能。
   • 缺点：实现相对复杂一些，写操作时会阻止所有读操作，写操作多的场景下可能影响性能。

3. 使用sync.Map

   • 优点：专门为高并发场景设计，无需用户手动加锁，自动处理读写冲突，性能较高。
   • 缺点：相比sync.Mutex和sync.RWMutex，占用内存更多，不支持遍历（Go 1.9版本之后提供了遍历方法，但使用相对复杂）。

示例代码（使用sync.RWMutex）

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type UserInfo struct {
    Name string
    Age  int
}

var (
    userMap = make(map[string]UserInfo)
    rwMutex sync.RWMutex
)

func writeUser(id string, info UserInfo) {
    rwMutex.Lock()
    defer rwMutex.Unlock()
    userMap[id] = info
}

func readUser(id string) (UserInfo, bool) {
    rwMutex.RLock()
    defer rwMutex.RUnlock()
    info, exists := userMap[id]
    return info, exists
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup

    // 模拟写操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        writeUser("1", UserInfo{Name: "Alice", Age: 25})
    }()

    // 模拟读操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        info, exists := readUser("1")
        if exists {
            fmt.Printf("User Info: Name=%s, Age=%d\n", info.Name, info.Age)
        } else {
            fmt.Println("User not found")
        }
    }()

    wg.Wait()
}

示例代码（使用sync.Map）

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type UserInfo struct {
    Name string
    Age  int
}

var userSyncMap sync.Map

func writeUser(id string, info UserInfo) {
    userSyncMap.Store(id, info)
}

func readUser(id string) (UserInfo, bool) {
    value, exists := userSyncMap.Load(id)
    if exists {
        return value.(UserInfo), true
    }
    return UserInfo{}, false
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup

    // 模拟写操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        writeUser("1", UserInfo{Name: "Bob", Age: 30})
    }()

    // 模拟读操作
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        info, exists := readUser("1")
        if exists {
            fmt.Printf("User Info: Name=%s, Age=%d\n", info.Name, info.Age)
        } else {
            fmt.Println("User not found")
        }
    }()

    wg.Wait()
}