Что нужно помнить при работе с мьютексами в Go?

При работе с мьютексами (sync.Mutex) в Go важно помнить следующее:

• Захват и освобождение: Мьютекс нужно обязательно захватить (Lock()) перед доступом к разделяемым данным и освободить (Unlock()) после завершения работы с ними. Использование defer mu.Unlock() сразу после mu.Lock() – хорошая практика для предотвращения забытого освобождения.
• Грант синхронизации: Мьютекс предоставляет исключительный доступ к ресурсу одному горутине одновременно.
• Состояние "заблокировано/разблокировано": Повторный вызов Lock() на уже заблокированном мьютексе приведет к блокировке вызывающей горутины до тех пор, пока мьютекс не будет освобожден другой горутиной. Вызов Unlock() на разблокированном мьютексе вызывает панику во время выполнения.
• Не копировать мьютексы: Структура sync.Mutex не предназначена для копирования после первого использования. Передача мьютекса по значению в функцию или копирование структуры, содержащей мьютекс, может привести к неверной синхронизации и панике.
• Deadlocks (взаимные блокировки): Возникают, когда две или более горутины ожидают друг друга для освобождения ресурсов. Типичный сценарий: горутина A блокирует ресурс R1 и ждет R2, а горутина B блокирует R2 и ждет R1.
• Livelocks (живые блокировки): Ситуация, когда горутины постоянно меняют свое состояние в ответ на действия друг друга, но при этом не делают полезной работы и не двигаются вперед. Это более редкий случай, чем deadlock.
• Starvation (голодание): Ситуация, когда одна или несколько горутин не могут получить доступ к разделяемому ресурсу из-за постоянного захвата его другими горутинами. В Go-мьютексах голодание не гарантируется.
• Использование sync.RWMutex для чтения/записи: Если большинство операций — чтение, а запись редкая, sync.RWMutex может быть более эффективным. Он позволяет нескольким горутинам читать одновременно, но при записи блокирует как чтение, так и другие записи.
• Кратчайшие блокировки: Старайтесь держать блокировки как можно короче. Чем дольше мьютекс заблокирован, тем больше шансов, что другие горутины будут ждать, что снижает параллелизм.
• Тестирование на гонку данных: Использование флага -race при сборке и запуске тестов (go test -race) помогает обнаружить гонки данных, часто вызванные неправильным использованием мьютексов.

Пример использования defer:

import (
	"sync"
)

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

// Inc incrementa счетчик для данного ключа безопасно.
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
	c.mu.Lock()
	// Откладываем освобождение до выхода из функции.
	defer c.mu.Unlock()
	c.v[key]++
}

// Value возвращает текущее значение счетчика для данного ключа.
func (c *SafeCounter) Value(key string) int {
	c.mu.Lock()
	// Откладываем освобождение после получения значения.
	defer c.mu.Unlock()
	return c.v[key]
}