1. 简介

本文的主要内容是介绍Go中Mutex并发原语。包含Mutex的基本使用，使用的注意事项以及一些实践建议。

2. 基本使用

2.1 基本定义

Mutex是Go语言中的一种同步原语，全称为Mutual Exclusion，即互斥锁。它可以在并发编程中实现对共享资源的互斥访问，保证同一时刻只有一个协程可以访问共享资源。Mutex通常用于控制对临界区的访问，以避免竞态条件的出现。

2.2 使用方式

使用Mutex的基本方法非常简单，可以通过调用Mutex的Lock方法来获取锁，然后通过Unlock方法释放锁，示例代码如下：

import "sync"

var mutex sync.Mutex

func main() {
  mutex.Lock()    // 获取锁
  // 执行需要同步的操作
  mutex.Unlock()  // 释放锁
}

2.3 使用例子

2.3.1 未使用mutex同步代码示例

下面是一个使用goroutine访问共享资源，但没有使用Mutex进行同步的代码示例：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

var count int

func main() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go add()
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("count:", count)
}

func add() {
    count++
}

上述代码中，我们启动了1000个goroutine，每个goroutine都调用add()函数将count变量的值加1。由于count变量是共享资源，因此在多个goroutine同时访问的情况下会出现竞态条件。但是由于没有使用Mutex进行同步，所以会导致count的值无法正确累加，最终输出的结果也会出现错误。

在这个例子中，由于多个goroutine同时访问count变量，而不进行同步控制，导致每个goroutine都可能读取到同样的count值，进行相同的累加操作。这就会导致最终输出的count值不是期望的结果。如果我们使用Mutex进行同步控制，就可以避免这种竞态条件的出现。

2.3.2 使用mutex解决上述问题

下面是使用Mutex进行同步控制，解决上述代码中竞态条件问题的示例：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var (
    count int
    mutex sync.Mutex
)

func main() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go add()
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("count:", count)
}

func add() {
    mutex.Lock()
    count++
    mutex.Unlock()
}

在上述代码中，我们在全局定义了一个sync.Mutex类型的变量mutex，用于进行同步控制。在add()函数中，我们首先调用mutex.Lock()方法获取mutex的锁，确保只有一个goroutine可以访问count变量。然后进行加1操作，最后调用mutex.Unlock()方法释放mutex的锁，使其他goroutine可以继续访问count变量。

通过使用Mutex进行同步控制，我们避免了竞态条件的出现，确保了count变量的正确累加。最终输出的结果也符合预期。

3. 使用注意事项

3.1 Lock/Unlock需要成对出现

下面是一个没有成对出现Lock和Unlock的代码例子：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var mutex sync.Mutex
    go func() {
        mutex.Lock()
        fmt.Println("goroutine1 locked the mutex")
    }()
    go func() {
        fmt.Println("goroutine2 trying to lock the mutex")
        mutex.Lock()
        fmt.Println("goroutine2 locked the mutex")
    }()
}

在上述代码中，我们创建了一个sync.Mutex类型的变量mutex，然后在两个goroutine中使用了这个mutex。

在第一个goroutine中，我们调用了mutex.Lock()方法获取mutex的锁，但是没有调用相应的Unlock方法。在第二个goroutine中，我们首先打印了一条信息，然后调用了mutex.Lock()方法尝试获取mutex的锁。由于第一个goroutine没有释放mutex的锁，第二个goroutine就一直阻塞在Lock方法中，一直无法执行。

因此，在使用Mutex的过程中，一定要确保每个Lock方法都有对应的Unlock方法，确保Mutex的正常使用。

3.2 不能对已使用的Mutex作为参数进行传递

下面举一个已使用的Mutex作为参数进行传递的代码的例子:

type Counter struct {
    sync.Mutex
    Count int
}

func main(){
    var c Counter
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    c.Count++
    foo(c)
    fmt.println("done")
}

func foo(c Counter) {
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    fmt.println("foo done")
}

当一个 mutex 被传递给一个函数时，预期的行为应该是该函数在访问受 mutex 保护的共享资源时，能够正确地获取和释放 mutex，以避免竞态条件的发生。

如果我们在Mutex未解锁的情况下拷贝这个Mutex，就会导致锁失效的问题。因为Mutex的状态信息被拷贝了，拷贝出来的Mutex还是处于锁定的状态。而在函数中，当要访问临界区数据时，首先肯定是先调用Mutex.Lock方法加锁，而传入Mutex其实是处于锁定状态的，此时函数将永远无法获取到锁。

因此，不能将已使用的Mutex直接作为参数进行传递。

3.3 不可重复调用Lock/UnLock方法

下面是一个例子，其中对同一个 Mutex 进行了重复加锁：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var mu sync.Mutex
    mu.Lock()
    fmt.Println("First Lock")

    // 重复加锁
    mu.Lock()
    fmt.Println("Second Lock")

    mu.Unlock()
    mu.Unlock()
}

在这个例子中，我们先对 Mutex 进行了一次加锁，然后在没有解锁的情况下，又进行了一次加锁操作.