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如何在Golang中实现并发安全队列

P粉602998670

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发布时间:2025-10-28 22:16:02

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来源于php中文网

原创

使用channel或sync.Mutex实现并发安全队列。1. 带缓冲channel天然支持并发安全,适用于固定容量场景;2. 切片+Mutex可动态扩容,但存在内存拷贝开销;3. 双向链表+Mutex避免数据移动,适合高频操作。根据需求选择方案。

如何在golang中实现并发安全队列

在Golang中实现并发安全队列,核心是保证多个goroutine同时访问时的数据一致性。最常用的方式是结合 channel 或使用 sync.Mutex 保护共享的切片或链表结构。下面介绍两种实用且高效的实现方式。

使用带缓冲的Channel实现并发安全队列

Go语言中的channel天生支持并发安全,是最简单可靠的队列实现方式。

优点:无需手动加锁,语法简洁,天然支持生产者-消费者模型。
限制:容量固定(对于有缓冲channel),不支持动态扩容或中间操作。

示例代码:

BgSub
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type Queue struct {
    data chan interface{}
}

func NewQueue(size int) *Queue { return &Queue{ data: make(chan interface{}, size), } }

func (q *Queue) Push(item interface{}) bool { select { case q.data <- item: return true default: return false // 队列满 } }

func (q *Queue) Pop() (interface{}, bool) { select { case item := <-q.data: return item, true default: return nil, false // 队列空 } }

func (q *Queue) Close() { close(q.data) }

这种方式适合大多数场景,尤其是任务调度、消息传递等。如果需要阻塞式入队/出队,可去掉 select+default

立即学习go语言免费学习笔记(深入)”;

使用切片+Mutex实现动态容量队列

当需要动态扩容或更灵活的控制时,可以用切片作为底层存储,配合 sync.Mutex 实现线程安全。

示例代码:

type SafeQueue struct {
    items []interface{}
    mu    sync.Mutex
}

func NewSafeQueue() *SafeQueue { return &SafeQueue{ items: make([]interface{}, 0), } }

func (q *SafeQueue) Push(item interface{}) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() q.items = append(q.items, item) }

func (q *SafeQueue) Pop() (interface{}, bool) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() if len(q.items) == 0 { return nil, false } item := q.items[0] q.items = q.items[1:] return item, true }

func (q *SafeQueue) Len() int { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() return len(q.items) }

注意:频繁的 items[1:] 可能导致内存拷贝和泄漏(底层数组未释放)。可通过定期重建切片优化。

使用双向链表+Mutex提升性能

为避免切片移动数据的开销,可用 container/list 实现基于链表的队列。

示例:

type LinkedQueue struct {
    list *list.List
    mu   sync.Mutex
}

func NewLinkedQueue() *LinkedQueue { return &LinkedQueue{list: list.New()} }

func (q *LinkedQueue) Push(item interface{}) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() q.list.PushBack(item) }

func (q *LinkedQueue) Pop() (interface{}, bool) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() if q.list.Len() == 0 { return nil, false } e := q.list.Front() q.list.Remove(e) return e.Value, true }

链表方式适合频繁出入队的场景,避免了切片扩容和元素移动的代价。

基本上就这些。选择哪种方式取决于具体需求:追求简单用channel,需要动态容量用slice+Mutex,高性能用链表。关键是避免竞态条件,合理使用锁或channel进行同步。

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