WaitGroup

sync是synchronization同步这个词的缩写，所以也会叫做同步包。这里提供了基本同步的操作，比如互斥锁等等。这里除了Once和WaitGroup类型之外，大多数类型都是供低级库例程使用的。更高级别的同步最好通过channel通道和communication通信来完成。

WaitGroup

WaitGroup，同步等待组。

在类型上，它是一个结构体。一个WaitGroup的用途是等待一个goroutine的集合执行完成。主goroutine调用了Add()方法来设置要等待的goroutine的数量。然后，每个goroutine都会执行并且执行完成后调用Done()这个方法。与此同时，可以使用Wait()方法来阻塞，直到所有的goroutine都执行完成。

Add()方法

Add这个方法，用来设置到WaitGroup的计数器的值。我们可以理解为每个waitgroup中都有一个计数器
用来表示这个同步等待组中要执行的goroutin的数量。

如果计数器的数值变为0，那么就表示等待时被阻塞的goroutine都被释放，如果计数器的数值为负数，那么就会引发恐慌，程序就报错了。

Done()方法

Done()方法，就是当WaitGroup同步等待组中的某个goroutine执行完毕后，设置这个WaitGroup的counter数值减1。

其实Done()的底层代码就是调用了Add()方法：

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// Done decrements the WaitGroup counter by one.
func (wg *WaitGroup) Done() {
	wg.Add(-1)
}

Wait()方法

Wait()方法，表示让当前的goroutine等待，进入阻塞状态。一直到WaitGroup的计数器为零。才能解除阻塞，
这个goroutine才能继续执行。

示例代码

我们创建并启动两个goroutine，来打印数字和字母，并在main goroutine中，将这两个子goroutine加入到一个WaitGroup中，同时让main goroutine进入Wait()，让两个子goroutine先执行。当每个子goroutine执行完毕后，调用Done()方法，设置WaitGroup的counter减1。当两条子goroutine都执行完毕后，WaitGroup中的counter的数值为零，解除main goroutine的阻塞。

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package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

var wg sync.WaitGroup // 创建同步等待组对象
func main() {
	/*
		WaitGroup：同步等待组
			可以使用Add(),设置等待组中要 执行的子goroutine的数量，

			在main 函数中，使用wait(),让主程序处于等待状态。直到等待组中子程序执行完毕。解除阻塞

			子gorotuine对应的函数中。wg.Done()，用于让等待组中的子程序的数量减1
	*/
	//设置等待组中，要执行的goroutine的数量
	wg.Add(2)
	go fun1()
	go fun2()
	fmt.Println("main进入阻塞状态。。。等待wg中的子goroutine结束。。")
	wg.Wait() //表示main goroutine进入等待，意味着阻塞
	fmt.Println("main，解除阻塞。。")

}
func fun1() {
	for i := 1; i <= 10; i++ {
		fmt.Println("fun1.。。i:", i)
	}
	wg.Done() //给wg等待中的执行的goroutine数量减1.同Add(-1)
}
func fun2() {
	defer wg.Done()
	for j := 1; j <= 10; j++ {
		fmt.Println("\tfun2..j,", j)
	}
}

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main进入阻塞状态。。。等待wg中的子goroutine结束。。
	fun2..j, 1
	fun2..j, 2
	fun2..j, 3
	fun2..j, 4
	fun2..j, 5
	fun2..j, 6
	fun2..j, 7
	fun2..j, 8
	fun2..j, 9
	fun2..j, 10
fun1.。。i: 1
fun1.。。i: 2
fun1.。。i: 3
fun1.。。i: 4
fun1.。。i: 5
fun1.。。i: 6
fun1.。。i: 7
fun1.。。i: 8
fun1.。。i: 9
fun1.。。i: 10
main，解除阻塞。。

互斥锁

Mutex(互斥锁)

在并发程序中，会存在临界资源问题。就是当多个协程来访问共享的数据资源，那么这个共享资源是不安全的。为了解决协程同步的问题我们使用了channel，但是Go语言也提供了传统的同步工具。

什么是锁呢？就是某个协程（线程）在访问某个资源时先锁住，防止其它协程的访问，等访问完毕解锁后其他协程再来加锁进行访问。一般用于处理并发中的临界资源问题。

Go语言包中的 sync 包提供了两种锁类型：sync.Mutex 和 sync.RWMutex。

Mutex 是最简单的一种锁类型，互斥锁，同时也比较暴力，当一个 goroutine 获得了 Mutex 后，其他 goroutine 就只能乖乖等到这个 goroutine 释放该 Mutex。

每个资源都对应于一个可称为 “互斥锁” 的标记，这个标记用来保证在任意时刻，只能有一个协程（线程）访问该资源。其它的协程只能等待。

互斥锁是传统并发编程对共享资源进行访问控制的主要手段，它由标准库sync中的Mutex结构体类型表示。sync.Mutex类型只有两个公开的指针方法，Lock和Unlock。Lock锁定当前的共享资源，Unlock进行解锁。

在使用互斥锁时，一定要注意：对资源操作完成后，一定要解锁，否则会出现流程执行异常，死锁等问题。通常借助defer。锁定后，立即使用defer语句保证互斥锁及时解锁。

Lock()方法

Lock()这个方法，锁定m。如果该锁已在使用中，则调用goroutine将阻塞，直到互斥体可用。

Unlock()方法

Unlock()方法，解锁m。如果m未在要解锁的条目上锁定，则为运行时错误。

锁定的互斥体不与特定的goroutine关联。允许一个goroutine锁定互斥体，然后安排另一个goroutine解锁互斥体。

示例代码

使用goroutine，模拟4个售票口出售火车票的案例。4个售票口同时卖票，会发生临界资源数据安全问题。我们使用互斥锁解决一下。(Go语言推崇的是使用Channel来实现数据共享，但是也还是提供了传统的同步处理方式)

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package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"sync"
	"time"
)

// 全局变量，表示票
var ticket = 10 //10张票

var mutex sync.Mutex //创建锁头

var wg sync.WaitGroup //同步等待组对象
func main() {

	wg.Add(4)
	go saleTickets("售票口1")
	go saleTickets("售票口2")
	go saleTickets("售票口3")
	go saleTickets("售票口4")

	wg.Wait() //main要等待
	fmt.Println("程序结束了。。。")

}

func saleTickets(name string) {
	rand.Seed(time.Now().UnixNano())
	defer wg.Done()
	for {
		//上锁
		mutex.Lock()    //g2
		if ticket > 0 { //ticket 1 g1
			time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(1000)) * time.Millisecond)
			fmt.Println(name, "售出：", ticket) // 1
			ticket--                         // 0
		} else {
			mutex.Unlock() //条件不满足，也要解锁
			fmt.Println(name, "售罄，没有票了。。")
			break
		}
		mutex.Unlock() //解锁
	}
}

运行结果：

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售票口1 售出： 10
售票口1 售出： 9
售票口2 售出： 8
售票口4 售出： 7
售票口3 售出： 6
售票口1 售出： 5
售票口2 售出： 4
售票口4 售出： 3
售票口3 售出： 2
售票口1 售出： 1
售票口3 售罄，没有票了。。
售票口2 售罄，没有票了。。
售票口4 售罄，没有票了。。
售票口1 售罄，没有票了。。
程序结束了。。。

读写锁

RWMutex(读写锁)

通过对互斥锁的学习，我们已经知道了锁的概念以及用途。主要是用于处理并发中的临界资源问题。

Go语言包中的 sync 包提供了两种锁类型：sync.Mutex 和 sync.RWMutex。其中RWMutex是基于Mutex实现的，只读锁的实现使用类似引用计数器的功能。

RWMutex是读/写互斥锁。锁可以由任意数量的读取器或单个编写器持有。RWMutex的零值是未锁定的mutex。

如果一个goroutine持有一个rRWMutex进行读取，而另一个goroutine可能调用lock，那么在释放初始读取锁之前，任何goroutine都不应该期望能够获取读取锁。特别是，这禁止递归读取锁定。这是为了确保锁最终可用；被阻止的锁调用会将新的读卡器排除在获取锁之外。

我们怎么理解读写锁呢？当有一个 goroutine 获得写锁定，其它无论是读锁定还是写锁定都将阻塞直到写解锁；当有一个 goroutine 获得读锁定，其它读锁定仍然可以继续；当有一个或任意多个读锁定，写锁定将等待所有读锁定解锁之后才能够进行写锁定。所以说这里的读锁定（RLock）目的其实是告诉写锁定：有很多人正在读取数据，你给我站一边去，等它们读（读解锁）完你再来写（写锁定）。我们可以将其总结为如下三条：

  1. 同时只能有一个 goroutine 能够获得写锁定。
  2. 同时可以有任意多个 gorouinte 获得读锁定。
  3. 同时只能存在写锁定或读锁定（读和写互斥）。

所以，RWMutex这个读写锁，该锁可以加多个读锁或者一个写锁，其经常用于读次数远远多于写次数的场景。

读写锁的写锁只能锁定一次，解锁前不能多次锁定，读锁可以多次，但读解锁次数最多只能比读锁次数多一次，一般情况下我们不建议读解锁次数多余读锁次数。

基本遵循两大原则：

​ 1、可以随便读，多个goroutine同时读。

​ 2、写的时候，啥也不能干。不能读也不能写。

读写锁即是针对于读写操作的互斥锁。它与普通的互斥锁最大的不同就是，它可以分别针对读操作和写操作进行锁定和解锁操作。读写锁遵循的访问控制规则与互斥锁有所不同。在读写锁管辖的范围内，它允许任意个读操作的同时进行。但是在同一时刻，它只允许有一个写操作在进行。

并且在某一个写操作被进行的过程中，读操作的进行也是不被允许的。也就是说读写锁控制下的多个写操作之间都是互斥的，并且写操作与读操作之间也都是互斥的。但是，多个读操作之间却不存在互斥关系。

常用方法

RLock()方法

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func (rw *RWMutex) RLock()

读锁，当有写锁时，无法加载读锁，当只有读锁或者没有锁时，可以加载读锁，读锁可以加载多个，所以适用于“读多写少”的场景。

RUnlock()方法

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func (rw *RWMutex) RUnlock()

读锁解锁，RUnlock 撤销单次RLock调用，它对于其它同时存在的读取器则没有效果。若rw并没有为读取而锁定，调用RUnlock就会引发一个运行时错误。

Lock()方法

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func (rw *RWMutex) Lock()

写锁，如果在添加写锁之前已经有其他的读锁和写锁，则Lock就会阻塞直到该锁可用，为确保该锁最终可用，已阻塞的Lock调用会从获得的锁中排除新的读取锁，即写锁权限高于读锁，有写锁时优先进行写锁定。

Unlock()方法

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func (rw *RWMutex) Unlock()

写锁解锁，如果没有进行写锁定，则就会引起一个运行时错误。

示例代码

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package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

var rwMutex *sync.RWMutex
var wg *sync.WaitGroup

func main() {
	rwMutex = new(sync.RWMutex)
	wg = new(sync.WaitGroup)

	//wg.Add(2)
	//
	////多个同时读取
	//go readData(1)
	//go readData(2)

	wg.Add(3)
	go writeData(1)
	go readData(2)
	go writeData(3)

	wg.Wait()
	fmt.Println("main..over...")
}

func writeData(i int) {
	defer wg.Done()
	fmt.Println(i, "开始写：write start。。")
	rwMutex.Lock() //写操作上锁
	fmt.Println(i, "正在写：writing。。。。")
	time.Sleep(3 * time.Second)
	rwMutex.Unlock()
	fmt.Println(i, "写结束：write over。。")
}

func readData(i int) {
	defer wg.Done()

	fmt.Println(i, "开始读：read start。。")

	rwMutex.RLock() //读操作上锁
	fmt.Println(i, "正在读取数据：reading。。。")
	time.Sleep(3 * time.Second)
	rwMutex.RUnlock() //读操作解锁
	fmt.Println(i, "读结束：read over。。。")
}

运行结果：

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3 开始写：write start。。
2 开始读：read start。。
3 正在写：writing。。。。
1 开始写：write start。。
3 写结束：write over。。
2 正在读取数据：reading。。。
2 读结束：read over。。。
1 正在写：writing。。。。
1 写结束：write over。。
main..over...

最后概括：

  1. 读锁不能阻塞读锁
  2. 读锁需要阻塞写锁，直到所有读锁都释放
  3. 写锁需要阻塞读锁，直到所有写锁都释放
  4. 写锁需要阻塞写锁