在使用golang开发中，常常碰到一些并发问题，比如多个 goroutine 并发更新同一个资源，像计数器更新，如果没有互斥控制，就会出现一些异常情况，比如计数器的计数不准确。 这些问题怎么解决呢? 用互斥锁，那在Go语言里，就是Mutex
互斥锁的实现机制
互斥锁是并发控制的一个基本手段，是为了避免竞争而建立的一种并发控制机制。在学习它的具体实现原理前，我们要先搞懂一个概念，就是临界区
在并发编程中，如果程序中的一部分会被并发访问或修改，那么，为了避免并发访问导致的意想不到的结果，这部分程序需要被保护起来，这部分被保护起来的程序，就叫做临界区。
可以说，临界区就是一个被共享的资源，或者说是一个整体的一组共享资源，比如对数据库的访问、对某一个共享数据结构的操作、对一个/0 设备的使用、对一个连接池中的连接的调用，等等。
如果很多线程同步访问临界区，就会造成访问或操作错误，这当然不是我们希望看到的结果。所以，我们可以使用互斥锁，限定临界区只能同时由一个线程持有。
当临界区由一个线程持有的时候，其它线程如果想进入这个临界区，就会返回失败，或者是等待。直到持有的线程退出临界区，这些等待线程中的某一个才有机会接着持有这个临界区
互斥锁就很好地解决了资源竞争问题，有人也把互斥锁叫做排它锁。那在 Go标准库中，它提供了Mutex 来实现互斥锁这个功能 Mutex 是使用最广泛的同步原语，关于同步原语，并没有一个严格的定义，你可以把它看作解决并发问题的一个基础的数据结构。
我先说一下同步原语的适用场景
-
共享资源。并发地读写共享资源，会出现数据竞争 (data race) 的问题，所以需要Mutex、RWMutex 这样的并发原语来保护
-
任务编排。需要 goroutine 按照一定的规律执行，而 goroutine 之间有相互等待或者依赖的顺序关系，我们常常使用 WaitGroup 或者 Channel 来实现。
-
消息传递。信息交流以及不同的 goroutine 之间的线程安全的数据交流，常常使用Channel 来实现。
Mutex的基本使用方法
在正式看Mutex用法之前呢，我想先给你交代一件事: Locker 接口。
在Go的标准库中，package sync 提供了锁相关的一系列同步原语，这个 package 还定义了一个 Locker 的接口，Mutex 就实现了这个接口 Locker 的接口定义了锁同步原语的方法集:
type Locker interface {
Lock()
Unlock()
}
可以看到，Go 定义的锁接口的方法集很简单，就是请求锁 (Lock) 和释放锁 (Unlock) 这两个方法，秉承了 Go语言一贯的简洁风格
简单来说，互斥锁 Mutex 就提供两个方法 Lock 和 Unlock: 进入临界区之前调用 Lock 方法，退出临界区的时候调用 Unlock 方法
func(m *Mutex)Lock()
func(m *Mutex)Unlock()
当一个goroutine 通过调用 Lock 方法获得了这个锁的拥有权后，其它请求锁的 goroutine就会阻塞在 Lock 方法的调用上，直到锁被释放并且自己获取到了这个锁的拥有权。
为何一定要加锁呢，举个例子
import (
"fmt"
"sync"
)
func main() {
var count = 0
// 使用waitGroup等待10个goroutine完成
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(10)
for i:= 0;i<10; i++ {
go func() {
defer wg.Done()
// 对变量count执行10次加1
for j := 0; j < 100000; j++ {
count++
}
}
// 等待10个goroutine完成wg.wait()
fmt.PrintIn(count)
}
在这段代码中，我们使用 sync.WaitGroup 来等待所有的 goroutine 执行完毕后，再输出最终的结果。sync.WaitGroup 这个同步原语我会在后面的课程中具体介绍，现在你只需要知道，我们使用它来控制等待一组 goroutine 全部做完任务 但是，每次运行，你都可能得到不同的结果，基本上不会得到理想中的一百万的结果
其实，这是因为，count++ 不是一个原子操作，它至少包含几个步骤，比如读取变量 count的当前值，对这个值加 1，把结果再保存到 count 中。因为不是原子操作，就可能有并发的问题。
比如，10个 goroutine 同时读取到 count 的值为 9527，接着各自按照自己的逻辑加1，值变成了9528，然后把这个结果再写回到 count 变量。但是，实际上，此时我们增加的总数应该是10才对，这里却只增加了1，好多计数都被“吞”掉了。这是并发访问共享数据的常见错误。
这个问题，有经验的开发人员还是比较容易发现的，但是，很多时候，并发问题隐藏得非常深，即使是有经验的人，也不太容易发现或者 Debug 出来。
针对这个问题，Go提供了一个检测并发访问共享资源是否有问题的工具: race detector，它可以帮助我们自动发现程序有没有 data race 的问题
Go race detector 是基于 Google 的 C/C++ @sanitizers 技术实现的，编译器通过探测所有的内存访问，加入代码能监视对这些内存地址的访问(读还是写)。在代码运行的时候race detector 就能监控到对共享变量的非同步访问，出现 race 的时候，就会打印出警告信息。
这个技术在 Google 内部帮了大忙，探测出了 Chromium 等代码的大量并发问题。Go 1.1中就引入了这种技术，并且一下子就发现了标准库中的42 个并发问题。现在，race detector已经成了Go持续集成过程中的一部分
我们来看看这个工具怎么用
在编译(compile)、测试(test) 或者运行 (run)Go 代码的时候，加上race 参数，就有可能发现并发问题。比如在上面的例子中，我们可以加上race 参数运行，检测一下是不是有并发问题。如果你 go run -race counter.go，就会输出警告信息
这个警告不但会告诉你有并发问题，而且还会告诉你哪个 goroutine 在哪一行对哪个变量有写操作，同时，哪个 goroutine 在哪一行对哪个变量有读操作，就是这些并发的读写访问，引起了 data race。
虽然这个工具使用起来很方便，但是，因为它的实现方式，只能通过真正对实际地址进行读写访问的时候才能探测，所以它并不能在编译的时候发现 data race 的问题。而且，在运行的时候，只有在触发了 data race 之后，才能检测到，如果碰巧没有触发(比如一个 data race 问题只能在2月14 号零点或者11 月 11 号零点才出现)，是检测不出来的。
而且，把开启了 race 的程序部署在线上，还是比较影响性能的。
在编译的代码中，增加了 runtime.racefuncenter、 runtime.raceread.runtime.racewrite、runtime.racefuncexit 等检测 data race 的方法。通过这些插入的指令，Go race detector 工就能够成功地检测出 data race 问题了
总结一下，通过在编译的时候插入一些指令，在运行时通过这些插入的指令检测并发读写从而发现 data race 问题，就是这个工具的实现机制 既然这个例子存在 data race 问题，我们就要想办法来解决它。这个时候，我们这节课的主角Mutex 就要登场了，它可以轻松地消除掉 data race。
具体怎么做呢?下面，我就结合这个例子，来具体给你讲一讲 Mutex 的基本用法 我们知道，这里的共享资源是 count 变量，临界区是 count++，只要在临界区前面获取锁在离开临界区的时候释放锁，就能完美地解决 data race 的问题了
import (
"fmt"
"sync"
)
func main() {
var mu sync.Mutex
var count = 0
// 使用waitGroup等待10个goroutine完成
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(10)
for i:= 0;i<10; i++ {
go func() {
defer wg.Done()
// 对变量count执行10次加1
for j := 0; j < 100000; j++ {
mu.Lock()
count++
mu.Unlock()
}
}
// 等待10个goroutine完成wg.wait()
fmt.PrintIn(count)
}
如果你再运行一下程序，就会发现，data race 警告没有了，系统干脆地输出了 1000000:
怎么样，使用 Mutex是不是非常高效?效果很惊喜 这里有一点需要注意: Mutex 的零值是还没有 goroutine 等待的未加锁的状态，所以你不需要额外的初始化，直接声明变量 (如 var mu sync.Mutex) 即可。
那Mutex还有哪些用法呢? 很多情况下，Mutex 会嵌入到其它struct 中使用，比如下面的方式
type Counter struct {
mu sync.Mutex
Count uint64
}
在初始化嵌入的struct时，也不必初始化这个 Mutex字段，不会因为没有初始化出现空指针或者是无法获取到锁的情况。 有时候，我们还可以采用嵌入字段的方式。通过嵌入字段，你可以在这个struct 上直接调用Lock/Unlock 方法。
type Counter struct {
sync.Mutex
Count uint64
}
如果嵌入的 struct 有多个字段，我们一般会把 Mutex 放在要控制的字段上面，然后使用空格把字段分隔开来。即使你不这样做，代码也可以正常编译，只不过，用这种风格去写的话逻辑会更清晰，也更易于维护
type Counter struct {
Name string
mu sync.Mutex
count uint64
}
