如何理解Go Map和Slice屬于非線性安全

本篇內(nèi)容主要講解“如何理解Go Map和Slice屬于非線性安全”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“如何理解Go Map和Slice屬于非線性安全”吧!

非線性安全的例子

slice

我們使用多個(gè) goroutine 對(duì)類型為 slice 的變量進(jìn)行操作，看看結(jié)果會(huì)變的怎么樣。

如下：

func main() {  var s []string  for i := 0; i < 9999; i++ {   go func() {    s = append(s, "腦子進(jìn)煎魚了")   }()  }   fmt.Printf("進(jìn)了 %d 只煎魚", len(s)) }

輸出結(jié)果：

// 第一次執(zhí)行 進(jìn)了 5790 只煎魚 // 第二次執(zhí)行 進(jìn)了 7370 只煎魚 // 第三次執(zhí)行 進(jìn)了 6792 只煎魚

你會(huì)發(fā)現(xiàn)無論你執(zhí)行多少次，每次輸出的值大概率都不會(huì)一樣。也就是追加進(jìn) slice 的值，出現(xiàn)了覆蓋的情況。

因此在循環(huán)中所追加的數(shù)量，與最終的值并不相等。且這種情況，是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的，是一個(gè)出現(xiàn)率不算高的隱式問題。

這個(gè)產(chǎn)生的主要原因是程序邏輯本身就有問題，同時(shí)讀取到相同索引位，自然也就會(huì)產(chǎn)生覆蓋的寫入了。

map

同樣針對(duì) map 也如法炮制一下。重復(fù)針對(duì)類型為 map 的變量進(jìn)行寫入。

如下：

func main() {  s := make(map[string]string)  for i := 0; i < 99; i++ {   go func() {    s["煎魚"] = "吸魚"   }()  }   fmt.Printf("進(jìn)了 %d 只煎魚", len(s)) }

輸出結(jié)果：

fatal error: concurrent map writes  goroutine 18 [running]: runtime.throw(0x10cb861, 0x15)         /usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/panic.go:1117 +0x72 fp=0xc00002e738 sp=0xc00002e708 pc=0x1032472 runtime.mapassign_faststr(0x10b3360, 0xc0000a2180, 0x10c91da, 0x6, 0x0)         /usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/map_faststr.go:211 +0x3f1 fp=0xc00002e7a0 sp=0xc00002e738 pc=0x1011a71 main.main.func1(0xc0000a2180)         /Users/eddycjy/go-application/awesomeProject/main.go:9 +0x4c fp=0xc00002e7d8 sp=0xc00002e7a0 pc=0x10a474c runtime.goexit()         /usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/asm_amd64.s:1371 +0x1 fp=0xc00002e7e0 sp=0xc00002e7d8 pc=0x1063fe1 created by main.main         /Users/eddycjy/go-application/awesomeProject/main.go:8 +0x55

好家伙，程序運(yùn)行會(huì)直接報(bào)錯(cuò)。并且是 Go 源碼調(diào)用 throw 方法所導(dǎo)致的致命錯(cuò)誤，也就是說 Go 進(jìn)程會(huì)中斷。

不得不說，這個(gè)并發(fā)寫 map 導(dǎo)致的 fatal error: concurrent map writes  錯(cuò)誤提示。我有一個(gè)朋友，已經(jīng)看過少說幾十次了，不同組，不同人...

是個(gè)日經(jīng)的隱式問題。

如何支持并發(fā)讀寫

對(duì) map 上鎖

實(shí)際上我們?nèi)匀淮嬖诓l(fā)讀寫 map 的訴求(程序邏輯決定)，因?yàn)?Go 語言中的 goroutine 實(shí)在是太方便了。

像是一般寫爬蟲任務(wù)時(shí)，基本會(huì)用到多個(gè) goroutine，獲取到數(shù)據(jù)后再寫入到 map 或者 slice 中去。

Go 官方在 Go maps in action 中提供了一種簡(jiǎn)單又便利的方式來實(shí)現(xiàn)：

var counter = struct{     sync.RWMutex     m map[string]int }{m: make(map[string]int)}

這條語句聲明了一個(gè)變量，它是一個(gè)匿名結(jié)構(gòu)(struct)體，包含一個(gè)原生和一個(gè)嵌入讀寫鎖 sync.RWMutex。

要想從變量中中讀出數(shù)據(jù)，則調(diào)用讀鎖：

counter.RLock() n := counter.m["煎魚"] counter.RUnlock() fmt.Println("煎魚:", n)

要往變量中寫數(shù)據(jù)，則調(diào)用寫鎖：

counter.Lock() counter.m["煎魚"]++ counter.Unlock()

這就是一個(gè)最常見的 Map 支持并發(fā)讀寫的方式了。

sync.Map

前言

雖然有了 Map+Mutex 的極簡(jiǎn)方案，但是也仍然存在一定問題。那就是在 map  的數(shù)據(jù)量非常大時(shí)，只有一把鎖(Mutex)就非?？膳铝耍话焰i會(huì)導(dǎo)致大量的爭(zhēng)奪鎖，導(dǎo)致各種沖突和性能低下。

常見的解決方案是分片化，將一個(gè)大 map 分成多個(gè)區(qū)間，各區(qū)間使用多個(gè)鎖，這樣子鎖的粒度就大大降低了。不過該方案實(shí)現(xiàn)起來很復(fù)雜，很容易出錯(cuò)。因此 Go  團(tuán)隊(duì)到比較為止暫無推薦，而是采取了其他方案。

該方案就是在 Go1.9 起支持的 sync.Map，其支持并發(fā)讀寫 map，起到一個(gè)補(bǔ)充的作用。

具體介紹

Go 語言的 sync.Map 支持并發(fā)讀寫 map，采取了 “空間換時(shí)間” 的機(jī)制，冗余了兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別是：read 和  dirty，減少加鎖對(duì)性能的影響：

type Map struct {  mu Mutex  read atomic.Value // readOnly  dirty map[interface{}]*entry  misses int }

其是專門為 append-only 場(chǎng)景設(shè)計(jì)的，也就是適合讀多寫少的場(chǎng)景。這是他的優(yōu)點(diǎn)之一。

若出現(xiàn)寫多/并發(fā)多的場(chǎng)景，會(huì)導(dǎo)致 read map 緩存失效，需要加鎖，沖突變多，性能急劇下降。這是他的重大缺點(diǎn)。

提供了以下常用方法：

func (m *Map) Delete(key interface{}) func (m *Map) Load(key interface{}) (value interface{}, ok bool) func (m *Map) LoadAndDelete(key interface{}) (value interface{}, loaded bool) func (m *Map) LoadOrStore(key, value interface{}) (actual interface{}, loaded bool) func (m *Map) Range(f func(key, value interface{}) bool) func (m *Map) Store(key, value interface{})

• Delete：刪除某一個(gè)鍵的值。

• Load：返回存儲(chǔ)在 map 中的鍵的值，如果沒有值，則返回 nil。ok 結(jié)果表示是否在 map 中找到了值。

• LoadAndDelete：刪除一個(gè)鍵的值，如果有的話返回之前的值。

• LoadOrStore：如果存在的話，則返回鍵的現(xiàn)有值。否則，它存儲(chǔ)并返回給定的值。如果值被加載，加載的結(jié)果為 true，如果被存儲(chǔ)，則為  false。

• Range：遞歸調(diào)用，對(duì) map 中存在的每個(gè)鍵和值依次調(diào)用閉包函數(shù) f。如果 f 返回 false 就停止迭代。

• Store：存儲(chǔ)并設(shè)置一個(gè)鍵的值。

實(shí)際運(yùn)行例子如下：

var m sync.Map  func main() {  //寫入  data := []string{"煎魚", "咸魚", "烤魚", "蒸魚"}  for i := 0; i < 4; i++ {   go func(i int) {    m.Store(i, data[i])   }(i)  }  time.Sleep(time.Second)   //讀取  v, ok := m.Load(0)  fmt.Printf("Load: %v, %v\n", v, ok)   //刪除  m.Delete(1)   //讀或?qū)?nbsp; v, ok = m.LoadOrStore(1, "吸魚")  fmt.Printf("LoadOrStore: %v, %v\n", v, ok)   //遍歷  m.Range(func(key, value interface{}) bool {   fmt.Printf("Range: %v, %v\n", key, value)   return true  }) }

輸出結(jié)果：

Load: 煎魚, true LoadOrStore: 吸魚, false Range: 0, 煎魚 Range: 1, 吸魚 Range: 3, 蒸魚 Range: 2, 烤魚

為什么不支持

Go Slice 的話，主要還是索引位覆寫問題，這個(gè)就不需要糾結(jié)了，勢(shì)必是程序邏輯在編寫上有明顯缺陷，自行改之就好。

但 Go map 就不大一樣了，很多人以為是默認(rèn)支持的，一個(gè)不小心就翻車，這么的常見。那憑什么 Go  官方還不支持，難不成太復(fù)雜了，性能太差了，到底是為什么?

原因如下(via @go faq)：

• 典型使用場(chǎng)景：map 的典型使用場(chǎng)景是不需要從多個(gè) goroutine 中進(jìn)行安全訪問。

• 非典型場(chǎng)景(需要原子操作)：map 可能是一些更大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或已經(jīng)同步的計(jì)算的一部分。

• 性能場(chǎng)景考慮：若是只是為少數(shù)程序增加安全性，導(dǎo)致 map 所有的操作都要處理 mutex，將會(huì)降低大多數(shù)程序的性能。

匯總來講，就是 Go 官方在經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的討論后，認(rèn)為 Go map  更應(yīng)適配典型使用場(chǎng)景，而不是為了小部分情況，導(dǎo)致大部分程序付出代價(jià)(性能)，決定了不支持。

到此，相信大家對(duì)“如何理解Go Map和Slice屬于非線性安全”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！