Go: 并发访问 Map — Part III

关注

发布于: 2020 年 07 月 31 日

ℹ️ 在上一篇文章 “Go: 通过代码学习 Map 的设计” 中讲解了 map 的内部实现。
﻿
Go博客中专门针对map的文章清楚地表明：
﻿
map不能安全地并发使用：同时读写map时的行为是未知的。 如果你需要并发goroutine读写map，则必须通过某种同步机制来协调访问
然而，正如 FAQ  中解释的，Google 提供了一些帮助：
﻿
为了正确的使用map，该语言的某些实现包含特殊检查，当通过并发执行不安全地修改map时，该检查会在运行时自动报告。
数据竞争检测我们可以从Go获得的第一个帮助是数据竞争检测。 使用标志-race运行程序或测试将使你了解潜在的数据竞争。 让我们看一个例子：
func main() {
   m := make(map[string]int, 1)
   m[`foo`] = 1
 
   var wg sync.WaitGroup
 
   wg.Add(2)
   go func() {
      for i := 0; i < 1000; i++  {
         m[`foo`]++
      }
   }()
   go func() {
      for i := 0; i < 1000; i++  {
         m[`foo`]++
      }
   }()
   wg.Wait()
}
在这个例子中，我们清楚地看到，在某个时刻，两个goroutine将尝试同时写一个新值。下面是竞争检测器的输出：
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x00c00008e000 by goroutine 6:
   runtime.mapaccess1_faststr()
      /usr/local/go/src/runtime/map_faststr.go:12 +0x0
   main.main.func2()
      main.go:19 +0x69
 
Previous write at 0x00c00008e000 by goroutine 5:
   runtime.mapassign_faststr()
      /usr/local/go/src/runtime/map_faststr.go:202 +0x0
   main.main.func1()
      main.go:14 +0xb8
竞争检测器解释第二个goroutine正在读取，而第一个goroutine在这个内存地址写入一个新值。
﻿
并发写入检测Go 提供的另一个帮助是并发写入检测。让我们使用之前看到的那个例子。运行这个程序时，我们将看到一个错误：
fatal error: concurrent map writes
在 map 结构的内部标志 flags 的帮助下，Go 处理了这次并发。当代码尝试修改 map 时（赋新值，删除值或者清空 map），flags 的某一位会被置为 1:
func mapdelete(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) {
   [...]
   h.flags ^= hashWriting
hashWriting值为4并会将相对应的位置设为1。
﻿
^是一个异或操作，如果两个操作数的某一位不同则置为1：
﻿
﻿
然后，此标志将在操作结束时重置：
func mapdelete(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) {
   [...]
   h.flags &^= hashWriting
}
﻿
现在为修改map的每个操作进行标志检查，它可以通过检查此标志的状态来防止并发写入。以下是标志生命周期的一个示例：
func mapdelete(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) {
   [...]
   // if another process is currently writing, throw error
   if h.flags&hashWriting != 0 {
      throw("concurrent map writes")
   }
   [...]
   // no one is writing, we can set now the flag
   h.flags ^= hashWriting
   [...]
   // flag reset
   h.flags &^= hashWriting
}
sync.Map 和 带锁Mapsync包同时也提供了并发安全的map。不过，正如sync包文档中解释的那样，你应该谨慎的选择使用哪种map。
﻿
sync包中的map类型是专业的。大多数的代码应当使用原生map，配合单独的锁或者其他协调机制，以提高类型安全性并更易维护其他的不变量和map的内容。
实际上，正如上一篇 “Go: 通过代码学习 Map 的设计” 中所解释的，map 根据我们处理的具体类型提供了不同的方法。
﻿
让我们运行一个简单的基准测试，比较带有锁的常规 map 和 sync 包的 map。一个基准测试并发写入 map，另一个仅仅读取 map 中的值：
MapWithLockWithWriteOnlyInConcurrentEnc-8  68.2µs ± 2%
SyncMapWithWriteOnlyInConcurrentEnc-8       192µs ± 2%
MapWithLockWithReadOnlyInConcurrentEnc-8   76.8µs ± 3%
SyncMapWithReadOnlyInConcurrentEnc-8       55.7µs ± 4%
 
正如我们所见，没有哪种map是完胜对方的。根据不同的场景我们需要选择其中之一。并发下写多读少的优先考虑带锁map，读多写少的优先考虑sync.map。更多关于sync.map细节可以阅读 我的 sync.Map源码分析 。
﻿
Map 和 sync.MapFAQ 中也解释了他们做出了原生map并非并发安全这个决定的原因：
﻿
需要所有的map操作都得带互斥锁，这会拖慢大部分程序，而只为了少部分程序的安全性
让我们运行一个并不需要并发goroutine的基准测试，来理解当你不需要并发但内置map提供并发安全map时所带来的影响：
MapWithWriteOnly-8          11.1ns ± 3%
SyncMapWithWriteOnly-8       121ns ± 6%
MapWithReadOnly-8           4.87ns ± 7%
SyncMapWithReadOnly-8       29.2ns ± 4%
简单map快7到10倍，显然非并发情况下，使用内置简单map更合理。
﻿
编译自https://medium.com/a-journey-with-go/go-concurrency-access-with-maps-part-iii-8c0a0e4eb27e
博客地址https://www.chenjie.info/2543
本文首发于我的公众号：
﻿

发布于: 2020 年 07 月 31 日阅读数: 105

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/21258a4a3ff6aed8529a7fd87】。文章转载请联系作者。

陈思敏捷

关注

多动脑不痴呆 2017.12.21 加入

gopher

发布

暂无评论

创作场景

Go: 并发访问 Map — Part III

数据竞争检测

并发写入检测

sync.Map 和带锁Map

Map 和 sync.Map

陈思敏捷

评论

创作场景

Go: 并发访问 Map — Part III

数据竞争检测

并发写入检测

sync.Map 和 带锁Map

Map 和 sync.Map

陈思敏捷

评论

sync.Map 和带锁Map