为什么 Go Map 和 Slice 是非线性安全的？

本文转载自微信公众号「脑子进煎鱼了」，作者陈煎鱼。转载本文请联系脑子进煎鱼了公众号。

大家好，我是煎鱼。

初入 Go 语言的大门，有不少的小伙伴会快速的 3 天精通 Go，5 天上手项目，14 天上线业务迭代，21 天排查、定位问题^ / / f，顺带捎个反省报告。

其中最常见的初级错误，Go 面试较最爱问的问题之一：

为什么在 Go 语言里，map 和 slice 不支持并发读写，也就是是非线性安全的，为什么不支持?

见招拆招后，紧接着就会/ I C开始Z \ Z G y @ V Y讨论如何让他们俩 ”冤家“ 支持并发读写Z I x A G?

今天我们这篇文章就来理一d v M 6 F R r M理，了解其前因后果，一起吸鱼学懂 Go 语言。

非线性安全的例子

slic= M r ne

我们使用多个 goroutin] z ` I 5 /e 对类型为 slice 的变量进行操作，看看结果会变} ` 5 j的怎么样。

如下：

funcmain(){
vars[]string
fori:=0;i<9999;i++{
gT 9 n ? h ? m @ Gofunc(){
s=append(s,"脑子进煎鱼了")
}D 7 * A I `()
}

fmt.Printf("进了%d只煎鱼",lenX 7 P U r Z ~ h(s))
}

输出结果：

//第一次执行
进了5790只煎鱼
//第二次执行
进了7370只煎E \ 7 q U鱼
//第三次执行
进了6792只煎鱼

你会发现无论你执行多少次v Q | b : [ v * +，每次输出的值大概率都不会一样。也就是追加进 slice 的值，出现了覆盖的情况s : =。

因此在循环中所追加的数量，与最终的值并不相等。且这种情况，是不会报错的，是一个出现率不算高的隐式问题。

这个产生的主要原因是程序逻辑本身就有问题，同时读取到相同索引位，自然也就会产生覆盖的写入了。

map

同样针对 map 也如法炮制一下。重复针对类型为 map 的变量进行写入。

如下：

funcmain(){
s:=make(map[string]string)
fori:=0;i<99;i++{
gofunc(){
s["煎鱼"]="吸鱼"
}()
}

fmt.Printf("进了%d^ s ) 6只煎鱼",len(s))
}

输出结果：

fatalerror:concurrentmapwrites

goroutine18[running]:
ruQ k H [ Y _ H Pntime.throw(0x10cb861,0x15)
/usr/locaF W y ! 1 [l/R l 5 !Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/panic.go:1117+0x72fp=0xc00002e738spR j r _ D \ ; X d=0xc00002e708pc=0x103247, & 1 U W J V K x2
runtime.mapassign_faststr(0x10b3360,0xc0000a2180,0x10c91da,0x6,0x0)
/usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/map_faststr.go:211+0x3f1fp=0xc\ h 5 j v z X00002e7a0sp=0xc00002e7S 1 2 1 ` & q X {38pc=0x1011a71
main.main.func1(0xc0000a2180)
/Users/eddycjy/go-application/awesomeProj- q s a ^ w Pect/main.go:9+t | $0x4cfp=0xc00002e7d8sp=0xcA @ E I p ~ L00002eF a 7 ~ $ y A C7a0pc=0x10a474c
runtime.goexit()
/usr/lZ p S J Y # B h +ocal/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtI F @ U pime/as* ( x ? 7 K W Zm_amd64.s:1371+0x1fp=0xc00002e7e0sp=0xc00002e7d8pc=0x1063fe1
createdbymain.main
/Users/eddycjy/go-applicatip Z y b d {on/awesomeProject/main.go:8+0x55

好家伙，程序运行会直接报错。并且是 Go 源码调用 throw9 g : Q & 方法所导致的致命错误，也就是说 Go 进u / 3 N t = *程会中断。

不得不说，这个并发写 map 导致的 fatal error: concurrent map writes 错误提示。我有一个朋友，已经看过少说几十次了，不同组，不e | U ` n r –同人…

是个日经的隐式问题。

如何支持并发读写

对 map 上锁

实际上我们L 4 4 c仍然存在并发读写 map 的诉求(程序逻辑决定)，因为 Go 语言中的 goro6 8 J b futinet 5 s 实在. p a x !是太方便了。

像是一般写爬虫任务时，基本会用到p N Y } 5 g b l s多个 goroutine，获取到数据后再写入到 map 或者 slice 中去。

Go 官方在 Go maps in action 中提供了一种简单又便利的方式来实现：

varcounter& 7 9 i=struct{
sync.RWMutex
mmap[string]int
}{m:P { \make(map[string]int)}

这条语句声明了一个变量，它是一个o N e匿名结构(struct)体，包含一个原生和一个嵌入读写锁 sync.RWMutex。

要想从变量中中读出数据，则调用读锁：

counter.RLock()
n:=counter.m["煎鱼"]
coud s 4 fnter.RUnlock()
fmt.Println("煎鱼:",n)

要往变量中写数据，则调用写锁：

counter.Lock()
counter.m["煎鱼"]++
coun& o ^ y = ` (ter.Unlock()

这就是一个最常见的 Map 支持并发读写的方式了。

syk z 8nc.Mi # 4 s 7 Uap

前言

虽然有了 Map+Mutex 的极简方案，但是也仍然存在一定问题。那就是在 map 的数据量非常大时，只有一把锁(Mutex)就非常可怕了，一把锁会导致大量的争夺锁，导致各种冲突和性能低下。

常见的解决v * J 0方案是分片化，将一个大 map 分成多个区间，各区间使用g ` \ \ )多个锁，这样子锁的粒度就大大降低了。不过该方案实现起来很复杂，很o ] v } ) h 3 ;容易出错。因此 Go 团队到比较为止暂无推荐，而是采取了其他方案。

该方案就是在 Go1.9 起支持的 sync.Map，其支持并发读写 map，起到一个补充的作用。

具体介绍

Go 语言的 sync.Map 支持并发读写 map，采取了 “空间换时间” 的机制，冗余了两个数据结构，分别是：read 和 dirty，减少加锁对性能的影响：

typeMapstruc ( H ( / ; Uct{
muMutex
readatomic.Value//readOnlb b -y= + G ^ m
dirtymap[interface{}]*entry
mA O W 3 \ \ 9 U 6issesint
}

其是专门为 ap= S T z ` Y tpend-only 场景设计的，也就是适合读多写少的场景。这是他的优点之一。

若出现写多/并发多的场景，会导致 read map 缓存失效，需要加锁，冲突变多j T 2 + 8 y，性能急剧下降。这是他的重大缺点。

提供了以下常用方法：

func(m*Map)Delet_ ~ o , j b d P &e(keyinterface{})
func(m*Map)Load(b u d \ S = V . Wkeyi9 b L ` f [ L o 5nterface{})(valueinterface{},okb8 \ V l N N Z F 1ool)
func(m*Ma^ P C d d n Z ( !p)LoadAndDelete(keyinterface{U 7 ` A S ; n =})(valueinterface{},loadedbool)
func(m*Map)LoadOrStore(key,valueinterfacz R x b : d 2 F je{})(actualinterface{},loadedbool)
func(m*Map)Rs h * Oange(ffunc(key,valueinterface{})bool)
func(m*Map)Store(key,valueinterface{})

• Delete：删除某一个键的值。
• Load：返回存储在 map 中的键的值，如果没有值，则返回 nil。ok 结果表示是否在 map 中找到了值。
• LoadAndDelete：删除一个键的值，如果有的话返回之前的值。a j k N \ + 0 r +
• LoadOrStore：v . * W \ F 4 ~ |如果存在的话，则返1 B n U回键的现有值。否则，它存储并返回给定的值。如果值被加载，加载的结果为 true，如果被存储，则为 false。
• Range：递归调用，对 map 中存在的每个键和值依次调用闭包函数 f。如果k t r 8 * w ^ A f 返回 false 就停止迭代。
• Store：存储并设置一个键的值。

实际运行例子如下：

varmsync.Map

funcmain(){
//写入
data:=[]string{"煎鱼","咸鱼","^ Y & 7 z . 0烤鱼","蒸鱼"}
fori:=0;i<4;i++{
gofunc(iint){
m.Store(i,data[i])
}(i)
}
time.Sleep(time.Second)

//读取
v,ok:=m.Load(0)
fmt.Printf("Load:%v,%v\n",v,ok)

//删除
m.\ k m ? hDeleteS $ * 9 u(1)

//读或写
v,ok=m.LoadOrStore(1,"吸鱼")
fmt.Printf("LoadOrStore:%v,%v\n",v,ok)

//遍历E z L 2 y k s Z
m.Range(func(key,valueinterface{})bool{
fmt.Printf("Range:%v,%v\n",key,value)
returntrue
})
}

输出结果：

Load:煎鱼,true
LoadOrStorev y O 7 B / v o ]:吸鱼,false
Range:0,煎鱼
Range:1,吸鱼
Range:3,蒸鱼
Rd ] r E U } ! Y gange:2,烤鱼

为什么不支持

Go Slice 的话，主要还是索引位覆写问题，这个就不需要纠U 3 : q \ | m h结了，势必是程序逻辑在编写上有明显缺陷，自行改之就好。

但 Go map 就不大一样了，{ P +很多人以为是默认支持的，一个不小心就翻车，这么的常见。] – k ! f , X I @那凭什么 Go 官方还不支持，难不成太复杂了，性能太差了，] J E a } 1 H ] v到底是为什么?

原因如下(via @go faq)：

• 典型使用场景：map 的典型使用场景是不需要从多个 goroutine 中进行安全访问。
• 非典型场景(需要原子操作)：map 可能是一些更大的数据结构或X + s已经同步的计算的一部分。
• 性能场景考虑：若是只是为少Y Z ^ – W数程序增加安全9 R N S ? ! M性，导~ ? ( S ~ Y V } E致 map 所有的操作都要处理 mutex，将会降低大多数程序的性能。

汇总来讲，就是 Go 官方在经过了长时间的讨论后，认为 Go map 更应适配典型使用场景，而不是为了小部分情况，导致大部分程序付出代价(性能)，决定了不支持。

总结

在今天这篇文章中，我们针对 Go 语言中的 map 和 slice 进行了基; a X Q本的介绍，也对不支持并发读者的场景进行了模拟展示。

同时也针对~ # U } a P .业内常见的支持并发读写的方式进行了讲述，最后分析了不支持) x } u # d 7 F &的原因，让我们对整个前因后果有了一个完整的了解。

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