高并发下的锁与map的读写

场景：在一个高并发的web服务器中，要限制IP的频繁访问。现模拟100个IP同时并发访问服务器，每个IP要重复访问1000次。

每个IP三分钟之内只能访问一次。修改以下代码完成该过程，要求能成功输出 success:100

package main
 
import (
	"fmt"
	"time"
)
 
type Ban struct {
	visitIPs map[string]time.Time
}
 
func NewBan() *Ban {
	return &Ban{visitIPs: make(map[string]time.Time)}
}
func (o *Ban) visit(ip string) bool {
	if _, ok := o.visitIPs[ip]; ok {
		return true
	}
	o.visitIPs[ip] = time.Now()
	return false
}
func main() {
	success := 0
	ban := NewBan()
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		for j := 0; j < 100; j++ {
			go func() {
				ip := fmt.Sprintf("192.168.1.%d", j)
				if !ban.visit(ip) {
					success++
				}
			}()
		}
 
	}
	fmt.Println("success:", success)
}

解析

该问题主要考察了并发情况下map的读写问题，而给出的初始代码，又存在for循环中启动goroutine时变量使用问题以及goroutine执行滞后问题。

因此，首先要保证启动的goroutine得到的参数是正确的，然后保证map的并发读写，最后保证三分钟只能访问一次。

多CPU核心下修改int的值极端情况下会存在不同步情况，因此需要原子性的修改int值。

下面给出的实例代码，是启动了一个协程每分钟检查一下map中的过期ip，for启动协程时传参。

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"sync"
	"sync/atomic"
	"time"
)

type Ban struct {
	visitIPs map[string]time.Time
	lock      sync.Mutex
}

func NewBan(ctx context.Context) *Ban {
	o := &Ban{visitIPs: make(map[string]time.Time)}
	go func() {
		timer := time.NewTimer(time.Minute * 1)
		for {
			select {
			case <-timer.C:
				o.lock.Lock()
				for k, v := range o.visitIPs {
					if time.Now().Sub(v) >= time.Minute*1 {
						delete(o.visitIPs, k)
					}
				}
				o.lock.Unlock()
				timer.Reset(time.Minute * 1)
			case <-ctx.Done():
				return
			}
		}
	}()
	return o
}
func (o *Ban) visit(ip string) bool {
	o.lock.Lock()
	defer o.lock.Unlock()
	if _, ok := o.visitIPs[ip]; ok {
		return true
	}
	o.visitIPs[ip] = time.Now()
	return false
}
func main() {
	success := int64(0)
	ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
	defer cancel()

	ban := NewBan(ctx)

	wait := &sync.WaitGroup{}

	wait.Add(1000 * 100)
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		for j := 0; j < 100; j++ {
			go func(j int) {
				defer wait.Done()
				ip := fmt.Sprintf("192.168.1.%d", j)
				if !ban.visit(ip) {
					atomic.AddInt64(&success, 1)
				}
			}(j)
		}

	}
	wait.Wait()

	fmt.Println("success:", success)
}