GO学习之互斥锁、读写锁该如何取舍

GO系列

1、GO学习之Hello World
2、GO学习之入门语法
3、GO学习之切片操作
4、GO学习之 Map 操作
5、GO学习之结构体操作
6、GO学习之通道(Channel)
7、GO学习之多线程(goroutine)
8、GO学习之函数(Function)
9、GO学习之接口(Interface)
10、GO学习之网络通信(Net/Http)
11、GO学习之微框架(Gin)
12、GO学习之数据库(mysql)
13、GO学习之数据库(Redis)
14、GO学习之搜索引擎(ElasticSearch)
15、GO学习之消息队列(Kafka)
16、GO学习之远程过程调用(RPC)
17、GO学习之 goroutine的调度原理
18、GO学习之通道(nil Channel妙用)
19、GO学习之同步操作sync包
20、GO学习之互斥锁、读写锁该如何取舍

文章目录

GO系列
前言
一、互斥锁性能测试
二、读写锁性能测试
三、小结

前言

按照公司目前的任务，go 学习是必经之路了，虽然行业卷，不过技多不压身，依旧努力！！！
sync包提供了两种锁，互斥锁（Mutex）和读写锁（RWMutex），一般有推荐用互斥锁，它常被用来对结构体对象的内部状态、缓存等进行保护，使用最为广泛。相比之下，读写锁则使用率就不是那么多了，但既然存在，那就有存在的道理和使用场景。

一、互斥锁性能测试

先通过下面一个示例来看一下互斥锁在 cpu = 2 4 8 16 32 的情况下怎么样。
下面的示例中，首先声明一个全局变量 cs 来作为需要保护的临界区数据，声明一个互斥锁对象 mu，测试函数 BenchmarkReadByMutex 中，利用 testing 测试包来执行完成测试，并发执行。

package mainimport ("sync""testing"
)// 模拟临界区需要保护的数据
var cs = 0// 声明互斥锁
var mu sync.Mutexfunc BenchmarkReadByMutex(b *testing.B) {b.RunParallel(func(p *testing.PB) {for p.Next() {mu.Lock()_ = csmu.Unlock()}})
}

测试结果如下：

PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_mutex_test.go -cpu 2   
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByMutex-2          75139947                15.35 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.418s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_mutex_test.go -cpu 4
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByMutex-4          48514642                23.85 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.479s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_mutex_test.go -cpu 8
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByMutex-8          27248883                41.00 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.435s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_mutex_test.go -cpu 16
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByMutex-16         19349876                61.73 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.486s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_mutex_test.go -cpu 32
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByMutex-32         18658485                62.07 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  1.490s

BenchmarkReadByMutex 后面的 -2 表示 2个CPU线程同时执行；
总共执行了 74433837 次；
每个操作耗时 14.02 纳秒；

我们依次执行 CPU 为 2 4 8 16 32 的情况，发现对于互斥锁性能明显在下降。

二、读写锁性能测试

package mainimport ("sync""testing"
)// 模拟临界区需要保护的数据
var cs = 0// 声明读写锁
var mu sync.RWMutexfunc BenchmarkReadByRWMutex(b *testing.B) {b.RunParallel(func(p *testing.PB) {for p.Next() {mu.Lock()_ = csmu.Unlock()}})
}func BenchmarkWriteByRWMutex(b *testing.B) {b.RunParallel(func(p *testing.PB) {for p.Next() {mu.Lock()cs++mu.Unlock()}})
}

测试结果如下：

PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_rwmutex_test.go -cpu 2
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByRWMutex-2        42862144                26.88 ns/op
BenchmarkWriteByRWMutex-2       40500108                29.53 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  4.481s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_rwmutex_test.go -cpu 4
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByRWMutex-4        24739767                43.13 ns/op
BenchmarkWriteByRWMutex-4       24720604                47.31 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  2.569s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_rwmutex_test.go -cpu 8
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByRWMutex-8        20657990                54.24 ns/op
BenchmarkWriteByRWMutex-8       20845746                56.85 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  2.666s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_rwmutex_test.go -cpu 16
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByRWMutex-16       21274909                57.08 ns/op
BenchmarkWriteByRWMutex-16      19730286                60.09 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  3.739s
PS D:\workspaceGo> go test -bench . .\src\sync\sync_rwmutex_test.go -cpu 32
goos: windows
goarch: amd64
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8300H CPU @ 2.30GHz
BenchmarkReadByRWMutex-32       21293548                56.24 ns/op
BenchmarkWriteByRWMutex-32      18733052                60.76 ns/op
PASS
ok      command-line-arguments  3.560s

从测试结果中可以看出，我们依旧执行了 CPU 为 2 4 8 16 32 的情况，发现随着线程数的增加，测试函数 BenchmarkReadByRWMutex 和测试函数 BenchmarkWriteByRWMutex 的性能并没有明细变化太大，从 CPU = 2 到 CPU = 4 的时候比较明显，但是从 CPU = 4 8 16 32 性能则趋于比较平稳。

三、小结

对于互斥锁，CPU 从 2 4 8 16 到 32，随着并发量的增加，性能从 15.35 逐步增大到 62.07 ns/op ，也就是每次操作的时间在增大；
对于读写锁，随着并发量的增加，读锁性能并未随并发量的增大而发生较大的变化，始终保持在 50 左右。
通过对互斥锁（sync.Mutex）和读写锁（sync.RWMutex）的性能测试结果对比，我们得到如下结论：