Go语言经常见到的noCopy,是啥意思?

就是不让你拷贝的意思。

不是所有的东西都可以拷贝的,比如sync包下面的Mutex结构体,就是不可以拷贝的。为了防止有些不应该被拷贝的对象被拷贝,于是就有了noCopy。

golang中如何禁止复制

noCopy是一个golang基础包内部的结构体(小写开头,说明不对外暴露,不想让用户调用),其声明如下:

type noCopy struct{}

// Lock is a no-op used by -copylocks checker from `go vet`.
func (*noCopy) Lock()   {}
func (*noCopy) Unlock() {}

当我们声明的结构体里包含noCopy时:

type DoNotCopyMe struct {
  noCopy
}

var d DoNotCopyMe
d2 := d // 这里发生了拷贝

编译器是不会报错的,对,你没有看错,编译器是不会报错的,只能用vet工具检查:

// 假设我们上面的代码写在main.go文件中
go vet main.go
// 会看到如下输出
./main.go:616:11: assignment copies lock value to d2: command-line-arguments.DoNotCopyMe contains command-line-arguments.noCopy
./main.go:618:23: call of fmt.Printf copies lock value: command-line-arguments.DoNotCopyMe contains command-line-arguments.noCopy

如果没有错误的使用不能被copy的代码审核,运行命令时不会看到输出。

从上面的实验我们可以得出两点结论:

  1. 如果一个结构体实现了Lock和Unlock函数,原则上就不能被拷贝。

  2. 但是编译器没有做限制,如果想知道代码里是否有错误的用法,需要用go vet命令检查。

为什么sync.Mutex不能复制

如果说实现了Lock和Unlock方法的结构体是不能复制的,那么sync包下的Mutex肯定是符合条件的,是不允许被复制的,我们来看个例子。

type Container struct {
  sync.Mutex                       
  counters map[string]int
}

func (c Container) inc(name string) {
  c.Lock()                         
  defer c.Unlock()
  c.counters[name]++
}

func main() {
  c := Container{counters: map[string]int{"a": 0, "b": 0}}

  doIncrement := func(name string, n int) {
    for i := 0; i < n; i++ {
      c.inc(name) // A
    }
  }

  go doIncrement("a", 100000)
  go doIncrement("a", 100000)

  time.Sleep(300 * time.Millisecond)
  fmt.Println(c.counters)
}

让我们运行一下,看会发生什么?

fatal error: concurrent map writes

抛异常了。

按说这段代码是可以正常工作的呀,我们考虑到了map是不支持并发的,所以使用了互斥锁来保护map,为什还会发生异常呢?

问题出在A部分,这里发生了对象拷贝,也就是说,一个规定了noCopy的对象被拷贝了。

我们如果修改上面的代码,使它能正常工作呢?

我们在声明inc方法的时候,应该这样声明:

func (c *Container) inc(name string) {
  c.Lock()                         
  defer c.Unlock()
  c.counters[name]++
}

把c改成指针类型就可以了,当c无论在哪里引用,都是同一个c,那么内部使用的还是同一个Mutex对象,是不会发生拷贝的。

Mutex会产生异常更本质的原因

以后我们再写文章去解析Mutex的原理,今天我们只对Mutex做浅显的研究,能解决我们的疑惑即可。我们看下Mutex的结构体,在mutext.go文件里,它是这样定义的:

// A Mutex must not be copied after first use.
type Mutex struct {
  state int32
  sema  uint32
}

在这个结构体里并没有指针,也就是说,外面c变量被拷贝了多少次,Mutex也被拷贝了多少次,这里没有任何东西是共享的,每个goroutine里使用的Mutex实例都是自己的,并不是公用的,但是因为map的本质是一个指针,所以map倒是公用的。这就相当于每个人都有自己的钥匙,却要去开同一把锁,产生竞争是必然的,map中有并发检查,于是就抛异常了。

所以,在了解到问题的本质后,我们还有另一种解法:

type Container struct {
    *sync.Mutex
    counters map[string]int
}

c := Container{counters: map[string]int{"a": 0, "b": 0}, Mutex: &sync.Mutex{}}

把sync.Mutex定义成一个指针,这样外面的c变量无论被拷贝多少次,内部使用的锁还是同一个,也能保持并发的inc方法能正常执行。

在结构体中引用了Mutex后,很容易在拷贝后发生并发错误。所以总是把Mutex声明为指针不失为一个安全的方法。

type AlwaysSafe struct {
  mux *sync.Mutex 
}

只是要记得初始化:

a := AlwaysSafe{mux: &sync.Mutex{}}

参考

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