在 Go 中以共享記憶體溝通的方式與範例

Goroutine 是 Go 的輕量執行緒。它們共享同一個位址空間，若沒有同步機制就同時讀寫，容易發生資料競賽。

目錄

重點

• 能用 channel 移交資料所有權時就不要共享寫入。
• 必須共享時，以 sync.Mutex 或 sync.RWMutex 保護。
• 熱點計數器用 atomic 較佳。

範例一 — 以 Mutex 保護共享狀態

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

func main() {
	var (
		mu    sync.Mutex
		count int
		wg    sync.WaitGroup
	)
	for i := 0; i < 5; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			defer wg.Done()
			for j := 0; j < 1000; j++ {
				mu.Lock()
				count++
				mu.Unlock()
			}
		}()
	}
	wg.Wait()
	fmt.Println("count:", count)
}

範例二 — 讀多寫少用 sync.RWMutex

var (
	mu   sync.RWMutex
	data = make(map[string]int)
)

func read(k string) int {
	mu.RLock()
	defer mu.RUnlock()
	return data[k]
}

func write(k string, v int) {
	mu.Lock()
	data[k] = v
	mu.Unlock()
}

範例三 — 以 channel 移交所有權（避免共享寫入）

package main

import "fmt"

type msg struct{ n int }

func main() {
	ch := make(chan msg)
	go func() {
		for i := 0; i < 3; i++ {
			ch <- msg{n: i}
		}
		close(ch)
	}()
	for m := range ch {
		fmt.Println(m.n)
	}
}

範例四 — 原子操作計數器

var counter atomic.Int64

func incr() { counter.Add(1) }

死結與資料競賽

• 死結：彼此互等。統一鎖取得順序，不要在持鎖期間做阻塞 I/O 或 channel 傳送。
• 資料競賽：兩個 goroutine 同時存取且至少一個是寫入、且未同步。用 go test -race 偵測。

Mermaid：共享記憶體 vs. 訊息傳遞

graph LR
  A[goroutine A] -- lock/unlock --> M[(shared memory)]
  B[goroutine B] -- lock/unlock --> M
  A -. send .-> C((channel))
  B <-. recv .- C

結論

• 優先使用 channel 傳遞資料；共享狀態則以鎖或原子操作保護。
• 臨界區越小越好；持鎖期間避免阻塞。
• 在 CI 啟用競賽偵測確保安全。