Golang 中的 map 为什么是并发不安全的？

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Golang 中的 map 为什么是并发不安全的？

一、并发不安全的

  golang 中的 map 是并发不安全的，多个 go 协程同时对同一个 map 进行读写操作时，会导致数据竞争（data race）问题，程序会 panic。

  如果一个协程正在写入 map，而另一个协程正在读取或写入 map，那么就有可能出现一些未定义的行为，例如：读取到的值可能是过期的、不正确的或 nil；写入的值可能被覆盖、丢失或者多次计数。

  go 官方认为，map 更应适配典型使用场景（不需要从多个 goroutine 中进行安全访问），而不是为了小部分情况（并发访问），导致大部分程序付出加锁的代价，影响性能，所以决定了不支持。

二、并发场景

  多个协程同时读和写，以下程序会出现致命错误：fatal error: concurrent map writes

funcmain(){
    s :=make(map[int]int)for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            s[i]= i
        }(i)}for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            fmt.Printf("map 的第%d个元素是%d\n", i, s[i])}(i)}
    time.Sleep(1* time.Second)}

三、实现 map 并发安全

  如果想实现 map 并发安全，有2种方式：

方式一：使用读写互斥锁 map + sync.RWMutex

  读不用加锁；写之前调用 Lock() 函数加锁，写完之后，调用 Unlock() 解锁。

funcmain(){// 读写互斥锁var lock sync.RWMutex
    s :=make(map[int]int)for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            lock.Lock()// 加写锁
            s[i]= i
            lock.Unlock()// 解写锁}(i)}for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            fmt.Printf("map 的第%d个元素是%d\n", i, s[i])}(i)}
    time.Sleep(1* time.Second)}

正常打印，没有 panic。

方式二：使用 go 提供的 sync.Map

  使用 Store() 函数赋值，使用 Load() 函数获取值。

functestMap2(){var s sync.Map
    for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            s.Store(i, i)}(i)}for i :=0; i <100; i++{gofunc(i int){
            v,_:= s.Load(i)
            fmt.Printf("map 的第%d个元素是%d\n", i, v)}(i)}
    time.Sleep(1* time.Second)}

正常打印，没有 panic。

两种方式的比较

  sync.Map 支持并发读写，采用空间换时间的机制，冗余了两个数据结构，分别是: read 和 dirty。

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

  和 map+ RWLock 的实现并发的方式相比，减少了加锁对性能的影响，它做了一些优化：可以无锁访向read map，而且会优先操作read mp，如果只操作 read map 就可以满足要求，那就不用去操作write map(dirty)，所以在某些特定场景中它发生锁竞争的频率会远远小于 map+RWLock 的实现方式。

  sync.map 的实现方式是通过分段锁（shard-locking）来保证并发安全性，每个分段锁只控制一部分数据，从而减少锁的竞争。虽然 sync.map 比普通的 map 更安全，但是需要注意的是，在读取和写入操作之间仍然存在风险，因此要谨慎使用。

优点:
  适合读多写少的场景。

缺点:
  写多的场景，会导致 read map 缓存失效，需要加锁，冲突变多，性能急剧下降。