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面试题:Go 语言中 goroutine 的资源竞争与同步机制

假设你正在开发一个多 goroutine 协作的程序,在这个程序中多个 goroutine 会同时访问和修改共享资源,你如何使用 Go 语言提供的同步机制(如 mutex、channel 等)来避免资源竞争问题,并详细说明每种同步机制的适用场景及优缺点。
10.3万 热度难度
编程语言Go

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

使用Mutex

  • 避免资源竞争方式:通过在访问和修改共享资源前加锁,访问和修改完成后解锁,确保同一时间只有一个goroutine能操作共享资源。例如:
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 < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final counter:", counter)
}
  • 适用场景:适用于对共享资源的读写操作都需要严格互斥的场景,比如对全局变量的修改、对共享数据结构(如map)的操作等。
  • 优点:简单直观,容易理解和使用,适用于大多数需要简单互斥访问的场景。
  • 缺点:如果使用不当,可能会导致死锁。而且在高并发情况下,频繁的加锁解锁操作可能会成为性能瓶颈。

使用Channel

  • 避免资源竞争方式:将共享资源的访问通过channel来传递,每个goroutine通过向channel发送请求来获取对共享资源的操作权,这样可以保证同一时间只有一个请求在处理共享资源。例如:
package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var counter int

func increment(ch chan struct{}, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    ch <- struct{}{}
    counter++
    <-ch
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    ch := make(chan struct{}, 1)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(ch, &wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final counter:", counter)
}
  • 适用场景:适用于需要在不同goroutine之间传递数据或信号,并以此来协调对共享资源访问的场景。比如生产者 - 消费者模型,生产者将数据发送到channel,消费者从channel获取数据处理。
  • 优点:符合Go语言“不要通过共享内存来通信,而要通过通信来共享内存”的理念,更易于理解和编写高并发程序,减少死锁风险。
  • 缺点:相比于Mutex,实现稍微复杂一些,需要精心设计channel的使用模式。如果channel的缓冲区大小设置不当,可能会导致goroutine阻塞或数据丢失等问题。