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本文轉載自微信公眾號「腦子進煎魚了」，作者陳煎魚。轉載本文請聯系腦子進煎魚了公眾號。

大家好，我是煎魚。

初入 Go 語言的大門，有不少的小伙伴會快速的 3 天精通 Go，5 天上手項目，14 天上線業務迭代，21 天排查、定位問題，順帶捎個反省報告。

其中最常見的初級錯誤，Go 面試較最愛問的問題之一：

為什么在 Go 語言里，map 和 slice 不支持并發讀寫，也就是是非線性安全的，為什么不支持?

見招拆招后，緊接著就會開始討論如何讓他們倆 ”冤家“ 支持并發讀寫?

今天我們這篇文章就來理一理，了解其前因后果，一起吸魚學懂 Go 語言。

非線性安全的例子

slice

我們使用多個 goroutine 對類型為 slice 的變量進行操作，看看結果會變的怎么樣。

如下：

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

輸出結果：

// 第一次執行 
進了 5790 只煎魚 
// 第二次執行 
進了 7370 只煎魚 
// 第三次執行 
進了 6792 只煎魚 

你會發現無論你執行多少次，每次輸出的值大概率都不會一樣。也就是追加進 slice 的值，出現了覆蓋的情況。

因此在循環中所追加的數量，與最終的值并不相等。且這種情況，是不會報錯的，是一個出現率不算高的隱式問題。

這個產生的主要原因是程序邏輯本身就有問題，同時讀取到相同索引位，自然也就會產生覆蓋的寫入了。

map

同樣針對 map 也如法炮制一下。重復針對類型為 map 的變量進行寫入。

如下：

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

輸出結果：

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，程序運行會直接報錯。并且是 Go 源碼調用 throw 方法所導致的致命錯誤，也就是說 Go 進程會中斷。

不得不說，這個并發寫 map 導致的 fatal error: concurrent map writes 錯誤提示。我有一個朋友，已經看過少說幾十次了，不同組，不同人...

是個日經的隱式問題。

如何支持并發讀寫

對 map 上鎖

實際上我們仍然存在并發讀寫 map 的訴求(程序邏輯決定)，因為 Go 語言中的 goroutine 實在是太方便了。

像是一般寫爬蟲任務時，基本會用到多個 goroutine，獲取到數據后再寫入到 map 或者 slice 中去。

Go 官方在 Go maps in action 中提供了一種簡單又便利的方式來實現：

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

這條語句聲明了一個變量，它是一個匿名結構(struct)體，包含一個原生和一個嵌入讀寫鎖 sync.RWMutex。

要想從變量中中讀出數據，則調用讀鎖：

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

要往變量中寫數據，則調用寫鎖：

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

這就是一個最常見的 Map 支持并發讀寫的方式了。

sync.Map

前言

雖然有了 Map+Mutex 的極簡方案，但是也仍然存在一定問題。那就是在 map 的數據量非常大時，只有一把鎖(Mutex)就非常可怕了，一把鎖會導致大量的爭奪鎖，導致各種沖突和性能低下。

常見的解決方案是分片化，將一個大 map 分成多個區間，各區間使用多個鎖，這樣子鎖的粒度就大大降低了。不過該方案實現起來很復雜，很容易出錯。因此 Go 團隊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，其支持并發讀寫 map，起到一個補充的作用。

具體介紹

Go 語言的 sync.Map 支持并發讀寫 map，采取了 “空間換時間” 的機制，冗余了兩個數據結構，分別是：read 和 dirty，減少加鎖對性能的影響：

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

其是專門為 append-only 場景設計的，也就是適合讀多寫少的場景。這是他的優點之一。

若出現寫多/并發多的場景，會導致 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。

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：刪除某一個鍵的值。
• Load：返回存儲在 map 中的鍵的值，如果沒有值，則返回 nil。ok 結果表示是否在 map 中找到了值。
• LoadAndDelete：刪除一個鍵的值，如果有的話返回之前的值。
• LoadOrStore：如果存在的話，則返回鍵的現有值。否則，它存儲并返回給定的值。如果值被加載，加載的結果為 true，如果被存儲，則為 false。
• Range：遞歸調用，對 map 中存在的每個鍵和值依次調用閉包函數 f。如果 f 返回 false 就停止迭代。
• Store：存儲并設置一個鍵的值。

實際運行例子如下：

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) 
 
 //讀或寫 
 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，這個就不需要糾結了，勢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，很多人以為是默認支持的，一個不小心就翻車，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)：

• 典型使用場景：map 的典型使用場景是不需要從多個 goroutine 中進行安全訪問。
• 非典型場景(需要原子操作)：map 可能是一些更大的數據結構或已經同步的計算的一部分。
• 性能場景考慮：若是只是為少數程序增加安全性，導致 map 所有的操作都要處理 mutex，將會降低大多數程序的性能。

匯總來講，就是 Go 官方在經過了長時間的討論后，認為 Go map 更應適配典型使用場景，而不是為了小部分情況，導致大部分程序付出代價(性能)，決定了不支持。

總結

在今天這篇文章中，我們針對 Go 語言中的 map 和 slice 進行了基本的介紹，也對不支持并發讀者的場景進行了模擬展示。

同時也針對業內常見的支持并發讀寫的方式進行了講述，最后分析了不支持的原因，讓我們對整個前因后果有了一個完整的了解。