如何在 Go 中处理对共享资源的并发访问？

在Go语言中，处理对共享资源的并发访问主要有两种机制：使用互斥锁（Mutex）和使用通道（Channel）。下面我将详细说明这两种方法，并给出具体的使用示例。

1. 使用互斥锁

互斥锁（Mutex）是一种保证同一时间只有一个协程可以访问共享资源的同步原语。Go语言的标准库sync提供了Mutex类型来实现互斥锁。

示例：

假设有一个账户结构，我们想在多个协程中安全地更新账户余额。

go
package main

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

// Account 表示银行账户
type Account struct {
    balance int
    mutex   sync.Mutex
}

// Deposit 存款
func (a *Account) Deposit(amount int) {
    a.mutex.Lock()         // 获取锁
    a.balance += amount
    a.mutex.Unlock()       // 释放锁
}

// Balance 查询余额
func (a *Account) Balance() int {
    a.mutex.Lock()         // 获取锁
    balance := a.balance
    a.mutex.Unlock()       // 释放锁
    return balance
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    account := &Account{}

    // 并发执行多个存款操作
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(amount int) {
            defer wg.Done()
            account.Deposit(amount)
        }(100 * i)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Printf("账户余额: %d\n", account.Balance())
}

在这个例子中，Deposit 和 Balance 函数中使用 mutex.Lock() 和 mutex.Unlock() 来确保在修改或读取余额时，同一时间只有一个协程可以操作。

2. 使用通道（Channels）

通道（Channel）是Go中用于在协程之间传递消息的方式，也可用来同步对共享资源的访问。通过确保所有对共享资源的操作都通过通道进行，可以达到同步的效果。

示例：

假设我们有多个协程需要向同一个日志文件写入数据，我们可以创建一个专门的协程来管理对该文件的访问，而其他协程则通过通道发送要写入的数据。

go
package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

// 日志操作请求
type logRequest struct {
    data string
    response chan bool
}

func logger(requests chan logRequest) {
    for req := range requests {
        fmt.Println("Log:", req.data)
        req.response <- true
    }
}

func main() {
    logChannel := make(chan logRequest)
    defer close(logChannel)

    var wg sync.WaitGroup

    // 启动日志处理协程
    go logger(logChannel)

    // 发送日志请求
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(id int) {
            defer wg.Done()
            response := make(chan bool)
            logChannel <- logRequest{data: fmt.Sprintf("这是日志条目 %d", id), response: response}
            <-response // 等待日志处理完成
        }(i)
    }

    wg.Wait()
}

在这个例子中，所有写日志的请求都通过logChannel发送到logger协程。logger协程串行地处理这些请求，从而避免了并发写入的问题。每个写操作完成后，通过一个响应通道通知请求者。

总结

根据应用场景的不同，可以选择使用互斥锁或通道来处理并发访问共享资源。互斥锁适用于简单的保护共享资源的情况，而通道则更适用于需要协程间通信或复杂同步的场景。这两种方法各有优缺点，选择合适的方法可以有效提高程序的安全性和效率。