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go 并发编程中的锁机制：解决sync.mutex失效的案例

在学习 go 并发编程时，正确使用同步原语至关重要。本文将分析一个使用 sync.mutex 和 sync.waitgroup 的例子，该例子旨在演示并发安全地累加计数器，但却出现了意料之外的结果。

原代码如下：

package main

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

/**
这个例子主要演示 sync 锁的用法，用 1000 个协程对一个变量加 1000，每个协程 +1，看最终的结果
*/

func main() {
    //这个方法使用了 sync 锁和 sync wait ，保证了同一时刻只有一个协程对同一个变量操作并且等待所有操作结束才输出最终结果
    haslockandwait()
}

func haslockandwait() {
    var a = 0
    var wg sync.waitgroup

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.add(1)

        go func() {
            defer wg.done()
            var locker sync.mutex
            locker.lock()
            defer locker.unlock()
            a++
            fmt.println("a 的值为：", a)
        }()
    }

    wg.wait()
    fmt.println("a 的最终值为：", a)
}

代码意图是利用 sync.mutex 锁来保护共享变量 a，确保每次只有一个协程能够访问并修改 a。然而，运行结果却并非预期的 1000，而是随机值。这是因为 var locker sync.mutex 的声明位置在 go func() 内部。这意味着每个协程都创建了自己的 locker 实例，它们之间互不干扰，锁机制形同虚设。

解决方法有两个：

其一，将 locker 的声明移动到 for 循环外部，使其成为所有协程共享的同一个锁：

func haslockandwait() {
    var a = 0
    var wg sync.waitgroup
    var locker sync.mutex // 将locker声明移到此处

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.add(1)

        go func() {
            defer wg.done()
            locker.lock() // 使用共享的locker
            defer locker.unlock()
            a++
            fmt.println("a 的值为：", a)
        }()
    }

    wg.wait()
    fmt.println("a 的最终值为：", a)
}

其二，使用 atomic.addint64() 原子操作函数，它能够保证对整数的加一操作是原子性的，无需显式加锁：

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

func hasLockAndWait() {
    var a int64 = 0
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)

        go func() {
            defer wg.Done()
            atomic.AddInt64(&a, 1)
            fmt.Println("a 的值为：", a)
        }()
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("a 的最终值为：", a)
}

通过以上修改，就能确保最终结果为 1000。 这两种方法都避免了数据竞争，保证了程序的正确性。