1.浅谈Golang两种线程安全的锁源g锁实现map
2.一文捋清 sync.Map的实现原理
3.golang 并发安全Map以及分段锁的实现
4.Golang异步编程,快速理解Goroutines通信、锁源g锁实现各种锁的锁源g锁实现使用
5.浅析Golang中互斥锁解决并发安全问题(附代码实例)
6.Golang中的锁机制在游戏服务器中的作用是什么?如何使用锁机制的案例详细介绍
浅谈Golang两种线程安全的map
文章标题:浅谈Golang两种线程安全的map
导语:本文将深入探讨Golang中的本地缓存库选择与对比,帮助您解决困惑。锁源g锁实现
Golang map并发读写测试:
在Golang中,锁源g锁实现原生的锁源g锁实现linuxnetfilter源码map在并发场景下的读写操作是线程不安全的,无论key是锁源g锁实现否相同。具体来说,锁源g锁实现当并发读写map的锁源g锁实现不同key时,运行结果会出现并发错误,锁源g锁实现因为map在读取时会检查hashWriting标志。锁源g锁实现如果存在该标志,锁源g锁实现即表示正在写入,锁源g锁实现此时会报错。锁源g锁实现在写入时,锁源g锁实现会设置该标志:h.flags |= hashWriting。设置完成后,系统会取消该标记。
使用-race编译选项可以检测并发问题,这是通过Golang的源码分析、文章解析和官方博客中详细解释的。
map+读写锁实现:
在官方sync.map库推出之前,推荐使用map与读写锁(RWLock)的组合。通过定义一个匿名结构体变量,包含map、RWLock,可以实现读写操作。
具体操作方法如下:从counter中读取数据,往counter中写入数据。然而,sync.map和这种实现方式有何不同?它在性能优化方面做了哪些改进?
sync.map实现:
sync.map使用读写分离策略,通过空间换取时间,优化了并发性能。相较于map+RWLock的实现,它在某些特定场景中减少锁竞争的可能性,因为可以无锁访问read map,并优先操作read map。td联合指标源码如果仅操作read map即可满足需求(如增删改查和遍历),则无需操作write map,后者在读写时需要加锁。
sync.map的源码深入分析:
接下来,我们将着重探讨sync.Map的源码,以理解其运作原理,包括结构体Map、readOnly、entry等。
sync.Map方法介绍:
sync.Map提供了四个关键方法:Store、Load、Delete、Range。具体功能如下:
Load方法:解释Map.dirty如何提升为Map.read的机制。
Store方法:介绍tryStore函数、unexpungeLocked函数和dirtyLocked函数的实现。
Delete方法:简单总结。
Range方法:简单总结。
sync.Map总结:
sync.Map更适用于读取频率远高于更新频率的场景(appendOnly模式,尤其是key存一次,多次读取且不删除的情况),因为在key存在的情况下,读写删操作可以无锁直接访问readOnly。不建议用于频繁插入与读取新值的场景,因为这会导致dirty频繁操作,需要频繁加锁和更新read。此时,github开源库orcaman/concurrent-map可能更为合适。
设计点:expunged:
expunged是entry.p值的三种状态之一。当使用Store方法插入新key时,会加锁访问dirty,并将readOnly中未被标记为删除的所有entry指针复制到dirty。此时,之前被Delete方法标记为软删除的entry(entry.p被置为nil)都会变为expunged状态。
sync.map其他问题:
sync.map为何不实现len方法?这可能涉及成本与收益的权衡。
orcaman/concurrent-map的excel在线源码适用场景与实现:
orcaman/concurrent-map适用于反复插入与读取新值的场景。其实现思路是对Golang原生map进行分片加锁,降低锁粒度,从而达到最少的锁等待时间(锁冲突)。
它实现简单,部分源码如下,包括数据结构和函数介绍。
后续:
在其他业务场景中,可能需要本地kv缓存组件库,支持键过期时间设置、淘汰策略、存储优化、GC优化等功能。此时,可能需要了解freecache、gocache、fastcache、bigcache、groupcache等组件库。
参考链接:
链接1:/questions//golang-fatal-error-concurrent-map-read-and-map-write/
链接2:/golang/go/issues/
链接3:/golang/go/blob/master/src/sync/map.go
链接4:/orcaman/concurrent-map
一文捋清 sync.Map的实现原理
golang 内置的 map 类型不支持并发操作,若需并发读写,通常需配合锁使用。
然而,加锁操作较重,golang 官方提供了 sync.Map 类型,专门用于支持并发读写。
本文基于 go1.. linux/amd 版本的源码对 sync.Map 进行分析,旨在对 sync.Map 的原理及适用场景有更清晰的理解。
为了提高并发访问效率,通常原则是:尽量减少锁的争用,如使用原子操作替代加锁。
sync.Map 采用读写分离 + 原子操作的方式,设置了两个 map(dirty map 和 read map),read map 通过原子方式访问,dirty map 的访问需要加锁。
同步过程分为两类:
sync.Map 的数据结构定义如下:
read map 通过原子操作进行读取和写入,实际存的用卡达人源码是 readOnly 结构。
其中字段 m 就是普通的 map,amended 用于标识 read map 的数据是否完整(dirty map 中可能写入了新的数据,此时为 true)。
read map 和 dirty map 底层的 map 中,存储的 value 都是 entry 结构。
疑问:为什么这里不直接将 m 定义为 map[any]unsafe.Pointer 类型?
其实结合下文的 entry.p 的状态可以得出结论,主要是为了并发高效地删除 key。
删除 key 时从 read map 中删除即可,但是由于 read map 是原子操作的,因此只能整体替换整个 readOnly 结构,或者原子地将 value 中的指针置为 nil,不能直接使用 delete 关键字删除(要加锁)。
entry.p 字段在不同阶段会有不同的取值,代表不同的状态:
Store 操作:
Store 方法用于向 map 中并发安全地修改或新增数据,签名如下:
下面将源码拆成小段进行详细分析:
首先查询 read map,如果 read map 中存在该 key,则尝试写入。这里只是进行尝试,是否能写入还需看对应 entry 的状态。
如果 entry.p == expunged,则不能写入,因为已经经历过 read map 向 dirty map 的同步,read map 接下来会被直接替换掉,即使写入也没用。
运行到这里,说明要么 read map 中不存在该 key,要么 read map 中存在该 key 但 entry 为 expunged 状态(即将被物理清理)。需要在锁的保护下将数据存到 dirty map 中。
由于上一次判断到获取锁之间可能会有其他的线程修改了 read map,所以利用了 double check 再次判断 read map 是否有该 key。
情况一:read map 中存在
具体执行什么操作依赖于 entry 的状态:
注意到这里的 entry 和 entry.p 都是指针,说明如果 read map 和 dirty map 中同时存在 entry,那么数据是共享的。
情况二:read map 中不存在且 dirty 中存在
这种情况直接原子地将值存到对应的 entry 中。
情况三:read map 和 dirty map 都不存在
这种情况涉及到 read map 向 read map 的同步。
如果 read.amended == true,windows漏洞扫描源码即 dirty map 中存在独有的 key,那么直接在 dirty map 新增 entry 即可。
如果 read.amended == false,dirty map 中可能缺失数据(比如刚经历过 dirty map 向 read map 的同步,dirty map 可能为 nil),写入之前需要将 read map 中正常的数据同步过去。这里指的正常的数据即非 nil 状态的 entry。
Load 操作:
前面说可以将 read map 视为 dirty map 的快照,由于使用原子操作可以保证并发效率,因此读取时也是优先尝试 read map。
和 Store 类似,也会有 double check 机制。
如果 read map 中不存在且 amended == false(dirty map 中没有独有的 key),说明整个 map 中不存在该 key,直接返回 false;
如果 read map 不存在且 amended == true,key 可能存在于 dirty map,因此加锁从 dirty map 获取。
由于 read map 未命中,还会将 misses 计数增加 1,如果 misses 计数达到阈值,会将 dirty map 整体替换为 read map,dirty map 置为 nil。
如果 read map 中存在 entry,则根据 entry 状态返回。nil 状态或 expunged 状态下都说明该 key 被删除,返回 false;正常状态返回 true。
Delete 操作:
逻辑总体和 Load 相似:
Range 操作:
range 操作用于遍历 sync.Map 中每个元素并执行函数。
由于 read map 和 dirty map 数据并不完全一致,且都可能有对方不存在的 key,因此需要分情况讨论:
golang 并发安全Map以及分段锁的实现
在编程领域,为了确保数据的并发安全,尤其是当处理大量数据时,需要采取有效措施避免竞态条件和数据不一致性。Golang 的原生 map 结构在设计时并未考虑并发访问,这使得在多线程环境下的使用需要额外的锁机制。本文将探讨一种改进策略:分段锁,以及同步 map(sync.Map)的实现,旨在提供更高效、更细粒度的并发控制。
分段锁是一种策略,通过将锁的粒度细分为多个独立的部分,以减小对整个数据结构的锁定需求。这种方法将存储的对象分散到不同的分片中,每个分片由一把独立的锁控制。这样,当对某个特定分片的数据进行读写操作时,其他分片仍然可以被并发访问,从而提高系统的并发性能。
实现分段锁通常涉及通过哈希函数(如 BKDR、FNV 等)计算出 key 的哈希值,然后使用该值对分片数量取模来确定数据属于哪个分片。在初始化分片后,读写操作时会使用哈希函数和取模运算来定位到正确的分片,然后对该分片加锁。获取数据时,分段锁允许在多个分片之间并发操作,从而提高了效率。
虽然分段锁提供了比全局锁更细粒度的控制,但这也带来了额外的复杂性,尤其是在实现获取所有 key 或所有 value 的操作时。这些操作需要遍历所有分片,这与原生 map 的操作相比更为繁琐。
为了验证分段锁的性能,可以通过基准测试进行评估。例如,将一组键值对同时进行写操作和读操作,可以比较分段锁和原生锁在不同负载下的性能差异。基准测试结果通常能揭示分段锁在面对大量并发请求时的性能优势。
随着 Golang 在版本 1.9 的更新,引入了 sync.Map,这是一个支持并发安全的 map 实现。sync.Map 通过原子操作来实现读写分离,使得大多数读操作和更新操作在不加锁的情况下完成,只有在写入新数据时才需要加锁。这种设计显著提高了性能,特别是在需要频繁读取数据的场景中。
sync.Map 的实现中包含了许多“双检查”代码,以确保在多线程环境中的数据一致性。通过原子操作获取值后,在执行非原子操作时,需要再次进行原子操作获取,以确保数据的最新状态。此外,sync.Map 使用了 compareAndSwap 函数来进行数据交换,以避免在多线程环境下发生数据冲突。
综上所述,分段锁和 sync.Map 都是解决 Golang 并发安全问题的有效方法,各自在不同场景下展现出优势。选择哪种方法取决于具体的应用需求、数据量大小以及性能考量。对于需要处理大量并发访问且数据量巨大的情况,分段锁提供了一种更细粒度、更灵活的并发控制方式。而 sync.Map 则利用原子操作特性,提供了更高效、更简洁的并发安全 map 实现,适合读操作频繁的场景。
Golang异步编程,快速理解Goroutines通信、各种锁的使用
Go语言,凭借其简洁的语法和高效的并发特性,在现代软件开发中独树一帜,尤其是在处理高并发和分布式系统时。其核心并发机制基于CSP理论,主要通过goroutines(轻量级线程)和channels(数据通信)实现并发和安全的数据共享。
首先,入门异步编程,我们要理解Goroutines。Go中的Goroutine是轻量级线程,通过在函数调用前添加"go"创建,如say("world")和say("hello")的示例,展现了其调度的灵活性。Goroutines的创建和切换成本低,有助于创建大量并发任务。
其次,Channels是goroutines间沟通的桥梁,提供数据同步和缓冲功能。它类型化,确保数据安全传输。例如,你可以通过创建和发送数据来演示其基本使用。
接下来,select语句实现多路复用,监控多个channel操作,根据完成情况执行相应代码。这对于管理多个并发操作非常关键。
为了保护共享资源,Go提供了sync包中的锁,如Mutex和RWMutex。RWMutex允许读多写少场景下的高效并发。示例代码展示了如何使用RWMutex确保计数器的并发安全。
Context包提供了管理长时间运行任务的工具,包括截止时间和取消信号,这对于任务的优雅取消至关重要。实践这些工具,如在计数器操作中添加context,可以提高程序的控制性和效率。
总结来说,Go通过goroutines和channels提供了一套强大的并发编程工具,熟练掌握它们是实现高效并发应用的关键。通过实践和应用,你将能深入理解Go的并发机制,构建出复杂而高效的系统。
浅析Golang中互斥锁解决并发安全问题(附代码实例)
今天我们来聊一聊锁吧,我们都知道有并发就有并发安全的问题。对于有的变量不能是并发运行访问的。比如银行的存取款业务,假如可以并发进行的话,你想一想你往银行存这个月的工资万,你老婆同一时间在银行取万去做美容。假如不使用锁,你存完之后发现金额没有变化,你老婆取完钱后发现钱也没有变化。你是慌死了,那你老婆不高兴坏了.......所以我们这里就需要用到锁,当一个人访问这个业务时,就给它加上锁,别人就不能访问了。
看一看这个存钱的例子:
varwgsync.WaitGroupfuncmain(){ varmoney=fori:=0;i<;i++{ wg.Add(1)gofunc(){ forj:=0;j<;j++{ money+=1}wg.Done()}()}wg.Wait()fmt.Println("最终金额",money)}这个例子就是个人每个人给你存块钱。这一百块钱分一百次存。这样存完后我们就有三千块钱了。
我们看一看运行结果:
最终金额好像是没问题哦!那我们加大一下存款金额吧。让个人每个人存,这一千块钱分一千次存,这样我们就会得到一万二千块钱,来看一看运行结果吧!
最终金额是不是和我们预想得不一样?
这就是出现了并发安全问题。
对于这种问题,我们应该不允许并发访问。
然后我们看看怎么使用互斥锁解决这类问题吧!
funcmain(){ varmoney=varmtsync.Mutexwg.Add(1)gofunc(){ fmt.Println("搏达试图抢断")mt.Lock()fmt.Println("搏达抢断成功")money-=<-time.After(*time.Second)mt.Unlock()fmt.Println("搏达扔了球")wg.Done()}()wg.Add(1)gofunc(){ fmt.Println("搏达试图跳舞")mt.Lock()fmt.Println("搏达跳舞成功")money-=<-time.After(*time.Second)mt.Unlock()fmt.Println("搏达放弃跳舞")wg.Done()}()wg.Wait()}这段程序的意义是两个协程同时抢锁,跳舞协程先抢到锁的话,搏达就开始跳舞,然后跳完舞解锁,抢断协程开始抢到锁,然后搏达结束跳舞开始抢断。如果抢断协程先抢到锁的话,搏达就先开始抢断然后再跳舞。
运行结果是:
搏达试图抢断搏达抢断成功搏达试图跳舞搏达扔了球搏达跳舞成功搏达放弃跳舞我们可以看到,搏达扔了球才能开始跳舞。这就是锁的功劳,让搏达不至于一边跳舞一边抢断而累趴。
作者:ReganYue
Golang中的锁机制在游戏服务器中的作用是什么?如何使用锁机制的案例详细介绍
在游戏服务器中,锁机制是用于控制并发访问共享资源的关键手段。大量并发请求可能会导致数据不一致、竞态条件等问题。锁机制保证在任何时刻仅有一个协程能访问共享资源,维护数据一致性。
Golang中常见的锁机制包括互斥锁、读写锁和条件变量。互斥锁能实现对共享资源的互斥访问,使用Lock和Unlock方法控制。读写锁则允许多个协程同时读取共享资源,而只能有一个协程写入,提升性能。
互斥锁案例:在Counter结构体中,通过互斥锁确保对共享变量value的访问安全。Increment和Value方法在操作前获取互斥锁,操作后释放,确保并发下的数据一致性。
读写锁案例:Cache结构体使用读写锁管理缓存数据,Get和Set方法分别获取读锁和写锁。多个协程读取数据,仅一个协程写入,避免数据不一致,同时提升读取效率。
互斥锁与读写锁在游戏服务器中应用广泛,确保并发下的数据安全与性能。通过合理使用锁机制,游戏服务器能高效稳定运行。