面试官：Go 有哪些方式安全读写共享变量

大家好，我是木川

Go 语言以其简洁、高效和并发性能而闻名。然而，在多个 goroutine 同时访问共享变量的情况下，可能会出现数据竞争和不确定的结果。

为了确保数据的一致性和正确性，Go 提供了多种方式来安全读写共享变量。本文将探讨几种常见的方法，并通过示例说明它们的用法。

一、不要修改变量

有时候，最安全的方式就是根本不修改共享变量。sync.Once 是一个很好的工具，用于确保某个函数只被执行一次，通常用于初始化全局变量。通过 sync.Once，可以在多个 goroutine 中安全地执行初始化操作，而无需担心竞争条件。

import (
 "fmt"
 "sync"
)

var sharedData int
var once sync.Once

func initializeSharedData() {
 sharedData = 42
}

func main() {
 for i := 0; i < 5; i++ {
  once.Do(initializeSharedData)
  fmt.Println(sharedData)
 }
}

在上面的示例中，initializeSharedData 函数只会执行一次，确保 sharedData 只被初始化一次，而后续的 goroutine 都可以安全地读取它。

二、只允许一个 goroutine 访问变量

使用通道是一种防止多个 goroutine 同时访问共享变量的方法，不要通过共享变量来通信，通过通信(channel)来共享变量。

通道是 Go 中并发编程的基础构建块，可以用于在不同 goroutine 之间传递数据，并确保同一时刻只有一个 goroutine 可以访问数据。

func main() {
 ch := make(chan int)

 go func() {
  ch <- 42 // 写入数据到通道
 }()

 x := <-ch // 从通道读取数据
 fmt.Println(x)
}

在上面的示例中，goroutine 将数据写入通道，然后主 goroutine 从通道读取数据。这确保了数据的顺序性和一致性。

三、允许多个 goroutine 访问变量，但是同一时间只允许一个 goroutine 访问

如果需要允许多个 goroutine 访问变量，实现锁机制，同时只有一个线程能拿到锁，需要互斥访问，可以使用互斥锁（Mutex）、读写锁（RWMutex）或原子操作。

sync.Mutex

sync.Mutex 是最基本的互斥锁，它确保在任何时候只有一个 goroutine 可以访问共享变量。

import (
 "fmt"
 "sync"
)

var mu sync.Mutex
var sharedData int

func main() {
 mu.Lock()
 sharedData = 42
 mu.Unlock()

 mu.Lock()
 x := sharedData
 mu.Unlock()

 fmt.Println(x)
}

sync.RWMutex

sync.RWMutex 支持多个 goroutine 同时读取共享数据，但只允许一个 goroutine 写入数据。这可以提高并发性能。

import (
 "fmt"
 "sync"
)

var mu sync.RWMutex
var sharedData int

func main() {
 mu.Lock()
 sharedData = 42 
 mu.Unlock()

 mu.RLock()
 x := sharedData
 mu.RUnlock()

 fmt.Println(x)
}

原子操作

sync/atomic 包提供了原子操作，可以安全地更新共享变量，这些操作是不可中断的。

import (
 "fmt"
 "sync/atomic"
)

var sharedData int32

func main() {
 atomic.StoreInt32(&sharedData, 42) // 原子存储
 x := atomic.LoadInt32(&sharedData)  // 原子加载

 fmt.Println(x)
}

通过上述方法，可以确保共享变量的安全读写，避免竞争条件和数据不一致性。

总之，Go 语言提供了多种方式来确保共享变量的安全读写，可以根据具体需求选择适当的方法。无论是使用 sync.Once 防止初始化问题，使用通道进行数据传递，还是使用互斥锁、读写锁或原子操作进行同步，都能帮助你编写出并发安全的 Go 代码。

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