Golang sync包并发安全实现方法

使用 sync.Mutex 和 sync.WaitGroup 可解决 Go 中的并发安全与协程同步问题。Mutex 通过加锁保护共享资源，如计数器示例中防止竞态；WaitGroup 用于等待所有 goroutine 完成，如下载任务示例中确保全部执行完毕；二者常结合使用，如在并发处理任务时统计成功失败次数，既保证数据安全又正确同步结束状态。

在 Go 语言中，并发编程是其核心优势之一。但多个 goroutine 同时访问共享资源时，容易引发数据竞争问题。为保证并发安全，Go 提供了 sync 包，其中最常用的两个类型是 sync.Mutex（互斥锁）和 sync.WaitGroup（等待组）。下面通过实例说明它们的使用方法。

使用 sync.Mutex 实现并发安全

当多个 goroutine 同时读写同一个变量时，比如一个计数器，不加保护会导致结果错误。这时可以使用 sync.Mutex 来确保同一时间只有一个 goroutine 能访问临界区。

示例：并发安全的计数器

定义一个带锁的计数器结构体：

package main
import (
"fmt"
"sync"
)
type Counter struct {
mu    sync.Mutex
value int
}
func (c *Counter) Inc() {
c.mu.Lock()
defer c.mu.Unlock()
c.value++
}
func (c *Counter) Value() int {
c.mu.Lock()
defer c.mu.Unlock()
return c.value
}
func main() {
var counter Counter
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 1000; i++ {
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        counter.Inc()
    }()
}

wg.Wait()
fmt.Println("Final count:", counter.Value()) // 输出: Final count: 1000
}

在这个例子中，每次调用 Inc() 都会先获取锁，操作完成后释放锁，避免多个 goroutine 同时修改 value 导致竞态。

使用 sync.WaitGroup 等待所有 goroutine 完成

WaitGroup 用于等待一组并发任务完成。它内部维护一个计数器，调用 Add() 增加计数，每个任务执行完后调用 Done()（相当于 Add(-1)），主线程通过 Wait() 阻塞直到计数归零。

示例：并发下载任务等待

模拟多个任务并发执行并等待全部完成：

package main
import (
"fmt"
"time"
)
func download(url string, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
fmt.Println("开始下载:", url)
time.Sleep(time.Second) // 模拟耗时
fmt.Println("完成下载:", url)
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
urls := []string{
"http://example.com/1",
"http://example.com/2",
"http://example.com/3",
}
for _, url := range urls {
    wg.Add(1)
    go download(url, &wg)
}

wg.Wait()
fmt.Println("所有下载任务已完成")
}

注意：WaitGroup 的 Add() 应在 goroutine 启动前调用，否则可能因调度问题导致 Wait 提前结束。

Mutex 与 WaitGroup 结合使用场景

实际开发中，两者常结合使用。例如在并发处理数据并更新共享状态时，既要等待所有任务完成，又要保护共享数据。

综合示例：并发处理并统计成功数

package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
type Result struct {
mu      sync.Mutex
success int
failed  int
}
func (r *Result) Record(success bool) {
r.mu.Lock()
defer r.mu.Unlock()
if success {
r.success++
} else {
r.failed++
}
}
func processTask(id int, result Result, wg sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(500)) * time.Millisecond)
if rand.Float32() > 0.3 {
result.Record(true)
} else {
result.Record(false)
}
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
var result Result
const taskCount = 10
for i := 0; i < taskCount; i++ {
    wg.Add(1)
    go processTask(i, &result, &wg)
}

wg.Wait()

fmt.Printf("处理完成: 成功=%d, 失败=%d\n", result.success, result.failed)
}

这个例子展示了如何安全地在并发环境中更新共享状态，并确保主线程等待所有任务结束。

基本上就这些。掌握 sync.Mutex 和 sync.WaitGroup 是编写正确并发程序的基础。合理使用它们能有效避免数据竞争，提升程序稳定性。