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Golang 同步原语:Mutex、RWMutex 与 WaitGroup 的使用

舞姬之光

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发布时间:2026-02-26 11:12:40

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来源于php中文网

原创

go语言并发中,mutex用于写多场景的临界区保护,rwmutex适用于读多写少的高效读写协调,waitgroup则用于等待goroutine任务完成;三者需组合使用并遵循小粒度锁、清晰等待等原则。

golang 同步原语:mutex、rwmutex 与 waitgroup 的使用 - php中文网

Go 语言的并发模型强调“不要通过共享内存来通信,而要通过通信来共享内存”,但实际开发中,仍常需安全地访问共享资源。这时,MutexRWMutexWaitGroup 这三类同步原语就成为关键工具——它们不负责协程调度,而是解决数据竞争、读写协调与协作等待问题。

Mutex:保护临界区,避免竞态

sync.Mutex 是最基础的互斥锁,用于确保同一时间只有一个 goroutine 能进入临界区。它不区分读写,适合写多或读写频率接近的场景。

  • 使用前无需初始化,零值即为有效未锁定状态
  • 必须成对调用 Lock()Unlock();推荐用 defer mu.Unlock() 防止遗漏
  • 不可重入:同一个 goroutine 重复 Lock() 会导致死锁
  • 锁的作用对象是变量(如结构体字段),不是数据本身;要确保所有访问共享字段的地方都加锁

例如,安全地累加计数器:

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var mu sync.Mutex
var count int

func increment() {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    count++
}

RWMutex:读多写少时提升并发吞吐

sync.RWMutex 提供读锁(RLock/RUnlock)和写锁(Lock/Unlock)。多个 goroutine 可同时持有读锁,但写锁是独占的,且会阻塞新读锁的获取(直到当前读锁全部释放)。

  • 适用于读操作远多于写操作的场景(如配置缓存、状态快照)
  • 写锁优先级更高:一旦有 goroutine 请求写锁,后续的读锁会被阻塞,防止写饥饿
  • 注意:读锁不能升级为写锁;若需先读后写,应先释放读锁再申请写锁(并重新校验条件)
  • 同样建议用 defer 确保解锁,尤其在读锁路径中容易忽略

典型用法:

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var rwmu sync.RWMutex
var data map[string]int

func read(key string) (int, bool) {
    rwmu.RLock()
    defer rwmu.RUnlock()
    v, ok := data[key]
    return v, ok
}

func write(key string, val int) {
    rwmu.Lock()
    defer rwmu.Unlock()
    data[key] = val
}

WaitGroup:协调 goroutine 生命周期,等待任务完成

sync.WaitGroup 不是锁,而是用于“等待一组 goroutine 结束”的计数信号量。它通过 AddDone(或 Delta)和 Wait 三步协同工作。

  • WaitGroup 必须在启动 goroutine 前调用 Add(n);传入负数会 panic
  • Done() 等价于 Add(-1),应在每个 goroutine 结束时调用(通常配合 defer
  • Wait() 会阻塞,直到计数归零;可在主线程中调用,也可在其他 goroutine 中等待
  • 不能复制已使用的 WaitGroup 变量(零值可安全拷贝,但非零值拷贝后行为未定义)
  • 不适合传递给 goroutine 做“子任务等待”——应传指针,或确保生命周期可控

常见模式:

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var wg sync.WaitGroup

for _, url := range urls {
    wg.Add(1)
    go func(u string) {
        defer wg.Done()
        fetch(u) // 执行耗时操作
    }(url)
}
wg.Wait() // 主线程等待全部完成

组合使用:真实场景中的典型搭配

单一原语往往不够。比如构建一个带缓存的 HTTP 客户端:

  • RWMutex 保护缓存 map 的读写(读频繁,写仅在首次加载或失效时)
  • Once 或双重检查 + Mutex 避免缓存击穿(多个 goroutine 同时发现缓存为空,只允许一个去加载)
  • WaitGroup 等待一批异步预热请求完成,再启动服务

关键原则:锁粒度尽量小,等待逻辑尽量清晰,避免锁内做网络 I/O 或长时间计算;优先考虑 channel 通信替代共享内存,再辅以同步原语兜底。

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