在多线程编程中，锁是控制共享资源访问的一种常见机制。在 Kotlin 协程中，Mutex（互斥锁）提供了一种非阻塞的方式来保护共享资源，保证协程在访问关键代码块时的同步性。

1. 什么是 Mutex？

Mutex 是 Kotlin 协程库中的一种同步工具，用于保护共享资源。在多个协程尝试访问共享资源时，Mutex 可以确保只有一个协程可以进入临界区，从而避免数据竞争。

与传统线程锁（如 synchronized）不同，Mutex 是非阻塞的。协程会挂起等待锁释放，而不是阻塞线程，因此可以高效地使用资源。

2. Mutex 的基本用法

Mutex 提供了两种主要方法来加锁和解锁：

  • lock()：尝试获取锁，如果锁已被占用，则挂起当前协程。
  • unlock()：释放锁，允许其他等待的协程继续执行。

通常，我们使用 withLock 函数来自动管理加锁和解锁操作，从而避免手动释放锁可能导致的错误。

示例代码：

import kotlinx.coroutines.*
import kotlinx.coroutines.sync.Mutex
import kotlinx.coroutines.sync.withLock

val mutex = Mutex()
var sharedCounter = 0

fun main() = runBlocking {
    val jobs = List(10) {
        launch {
            repeat(100) {
                mutex.withLock {
                    sharedCounter++
                }
            }
        }
    }
    jobs.forEach { it.join() }
    println("Final Counter Value: $sharedCounter")
}

输出：
Final Counter Value: 1000

解释：

  • 10 个协程并发执行，每个协程递增 sharedCounter 100 次。
  • 使用 mutex.withLock 确保对 sharedCounter 的修改是线程安全的。
3. Mutex 与线程锁的区别

特性

Mutex

线程锁 (synchronized)

适用范围

协程

线程

阻塞行为

不阻塞线程，挂起协程

阻塞线程

资源利用率

高，适合大量并发的场景

低，线程会被阻塞

可取消性

支持协程的取消机制

不支持取消

4. 使用场景
  • 保护共享资源： 确保多个协程对同一资源的访问是安全的。
  • 临界区控制： 限制并发协程数量，比如一次只允许一个协程执行特定任务。

注意：
对于只读操作，避免使用 Mutex，因为它可能会增加不必要的开销。

5. 高级功能：公平性

Mutex 支持 公平性，即锁会按照请求的顺序分配给协程（先请求的先获得）。默认情况下，Mutex 是非公平的，但你可以通过传递 true 给构造函数来启用公平模式：

val fairMutex = Mutex(locked = false, fair = true)
6. 避免死锁

使用 Mutex 时要注意避免死锁：

  1. 不要在多个协程中同时持有多个锁。
  2. 尽量使用 withLock 而非手动调用 lock() 和 unlock()。
总结

Mutex 是 Kotlin 协程中一个轻量级的同步工具，提供了非阻塞的锁机制，适合高并发场景下的资源保护。通过结合 withLock 和协程的挂起特性，Mutex 能有效避免线程阻塞和资源浪费，是协程并发编程中重要的工具之一。