Как обеспечить потокобезопасность структуры данных при конкурентном доступе из нескольких горутин?

Потокобезопасность в Go

В Go конкурентный доступ к данным из нескольких горутин может привести к состоянию гонки (race condition), когда результат зависит от порядка выполнения. Для предотвращения этого используются механизмы синхронизации.

Основные подходы

• Mutex (sync.Mutex) — блокирует доступ к критической секции, гарантируя, что только одна горутина работает с данными в момент времени.
• RWMutex (sync.RWMutex) — позволяет множеству горутин читать данные одновременно, но блокирует запись.
• Атомарные операции (sync/atomic) — для простых типов (int, bool) без блокировок.
• Каналы (chan) — передача данных через каналы, избегая общего состояния.

Пример с Mutex

type SafeCounter struct {
    mu sync.Mutex
    v  map[string]int
}

func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
    c.mu.Lock()
    c.v[key]++
    c.mu.Unlock()
}

func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
    c.mu.Lock()
    defer c.mu.Unlock()
    return c.v[key]
}

Пример с каналом

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
    for j := range jobs {
        results <- j * 2
    }
}

func main() {
    jobs := make(chan int, 100)
    results := make(chan int, 100)
    for w := 1; w <= 3; w++ {
        go worker(w, jobs, results)
    }
    for j := 1; j <= 5; j++ {
        jobs <- j
    }
    close(jobs)
}

Вывод: Mutex и каналы — основные инструменты для потокобезопасности. Mutex подходит для защиты общего состояния, каналы — для передачи данных между горутинами. Атомарные операции эффективны для простых счетчиков.