golang-gopher.png
1. 概述
Go程序可以通过channel在多个goroutine 之间进行数据交换保障了数据正确性,但是channel的内部实现也是各种锁.
在并发环境中可能会出现
竞争状态,简称竞态,就是并发程序竞争访问和修改某个共享资源,存在竞态问题的程序会引起潜在问题,在写的程序中药避免出现竞态问题,一般竞态问题是不容易发现的,我们需要竞态检测
2. 竞态检测
检测方法
go run -race
- -race 参数,是在开始运行对竞争问题分析
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"sync"
)
var (
// 定义全局变量c
c int
// 定义全局变量 wg (等待组)
wg sync.WaitGroup
)
func add(n int) {
// 消耗一个等待组计数器
defer wg.Done()
for i := 0; i < 2; i++ {
// 读取全局变量c 的值
v := c
// 退出当前运行的goroutine,给其他goroutine机会
runtime.Gosched()
v++
// 给全局变量c赋值
c = v
}
}
func main() {
// 增加2个计数器
wg.Add(2)
go add(1)
go add(2)
// 等待知道计数器为0
wg.Wait()
fmt.Println("it is over", c)
}
go run -race main.go
$ go run -race main.go
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x000000607318 by goroutine 7:
main.add()
E:/Go/src/GoNote/chapter9/demo5/main/main.go:21 +0x76
Previous write at 0x000000607318 by goroutine 6:
main.add()
E:/Go/src/GoNote/chapter9/demo5/main/main.go:26 +0x97
Goroutine 7 (running) created at:
main.main()
E:/Go/src/GoNote/chapter9/demo5/main/main.go:33 +0x90
Goroutine 6 (finished) created at:
main.main()
E:/Go/src/GoNote/chapter9/demo5/main/main.go:32 +0x6f
==================
it is over 4
Found 1 data race(s)
exit status 66
检测的结果是发现有1处数据竞态,同时也指出了那些行代码有导致竞态
Found 1 data race(s)
3. 解决方案
我们可以明确一点就是对于共享资源的读写操作必须是原子画的,同一时刻只有一个goroutine 对共享资源星进行读写操作
Go语言中提供了原子访问
atomic包,互斥锁sync.Mutex和 等待组sync.WaiteGroup等方案,这些也是保障数据正确性的方案.
3.1 原子操作 atomic 包
atomic 文档
原子函数能够以很底层的加锁机制来同步访问整型变量和指针
改写上面的代码
package main
import (
"fmt"
"runtime"
"sync"
"sync/atomic"
)
var (
// 定义全局变量c
c int64
// 定义全局变量 wg (等待组)
wg sync.WaitGroup
)
func add(n int) {
// 消耗一个等待组计数器
defer wg.Done()
for i := 0; i < 2; i++ {
//AddInt64原子性的将val的值添加到*addr并返回新值。
atomic.AddInt64(&c,1)
runtime.Gosched()
}
}
func main() {
// 增加2个计数器
wg.Add(2)
go add(1)
go add(2)
// 等待知道计数器为0
wg.Wait()
fmt.Println("it is over", c)
}
atomic包中有很多的方法,我们就是看看一些简单的使用
package main
import (
"fmt"
"sync"
"sync/atomic"
"time"
)
var (
s int64
wg sync.WaitGroup
)
func DO(flag string) {
defer wg.Done()
for {
fmt.Println(flag)
time.Sleep(time.Millisecond * 200)
// 原子操作将s的值读取到
if atomic.LoadInt64(&s) == 1 {
fmt.Println("goroutine is stop",flag)
break
}
}
}
func main() {
wg.Add(2)
go DO("zhangsan")
go DO("lisi")
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("i hope goroutine stop")
// 原子操作将 值1 存入s中
atomic.StoreInt64(&s,1)
wg.Wait()
}
3.2 互斥锁 mutex
互斥锁顾名思义就是相互排斥,简单的理解就是相互排斥,保障同一个时间只能有一个goroutine对共享资源进行操作 ,在上锁和释放锁的代码上创建一个临界区
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var (
wg sync.WaitGroup
num int
)
func add(n int) {
defer wg.Done()
num += n
}
func main() {
wg.Add(2)
go add(10)
go add(100)
wg.Wait()
fmt.Println("main process is over")
}
go run -race main.go
main process is over
Found 1 data race(s) // 存在竞态问题
exit status 66
我们使用互斥锁解决一下
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var (
wg sync.WaitGroup
lock sync.Mutex
num int
)
func add(n int) {
defer wg.Done()
// 释放锁
defer lock.Unlock()
// 加锁
lock.Lock()
num += n
}
func main() {
wg.Add(2)
go add(10)
go add(100)
wg.Wait()
fmt.Println("main process is over")
}
go run -race main.go
$ go run -race main.go
main process is over // 不存在竞态问题
3.3 等待组 syc.WaitGroup
文档中解释如下
WaitGroup用于等待一组线程的结束。父线程调用Add方法来设定应等待的线程的数量。每个被等待的线程在结束时应调用Done方法。同时，主线程里可以调用Wait方法阻塞至所有线程结束。
拥有的方法 func (wg *WaitGroup) Add(delta int) 添加指定个数的计数器 func (wg *WaitGroup) Done() 减去一个计数器 func (wg *WaitGroup) Wait() 进程阻塞直到等待组计数器为0
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var wg sync.WaitGroup
func task1(){
defer wg.Done()
for i:=0;i<3;i++ {
for c:= 'a';c<'a'+26;c++ {
fmt.Printf("%c",c)
}
fmt.Println("")
}
fmt.Println("task1 is ok")
}
func task2(){
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Millisecond*500)
fmt.Println("task2 is ok")
}
func task3(){
defer wg.Done()
for i:=0;i<3;i++ {
for c:= 'A';c<'A'+26;c++ {
fmt.Printf("%c",c)
}
fmt.Println("")
}
fmt.Println("task3 is ok")
}
func main(){
start := time.Now()
wg.Add(3)
go task1()
go task2()
go task3()
// 阻塞直到计数器为0
wg.Wait()
fmt.Println("go go ...")
fmt.Println("spend time ",time.Now().Sub(start))
}
go run main.go
ABCDEFGHIJKabcLMNOPQRSTUVWXYZdefghijklmnopqrstuvwxyz
abcdefghijklmnopqrs
ABCDEFGHItuvwxyz
abcdefghijklmnopqrsJKLMtuvwxyz
task1 is ok
NOPQRSTUVWXYZ
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
task3 is ok
task2 is ok
go go ...
spend time 500.7564ms
