Go语言竞态检测——检测代码在并发环境下可能出现的问题
Go语言程序可以使用通道进行多个 goroutine 间的数据交换,但这仅仅是数据同步中的一种方法。通道内部的实现依然使用了各种锁,因此优雅代码的代价是性能。在某些轻量级的场合,原子访问(atomic包)、互斥锁(sync.Mutex)以及等待组(sync.WaitGroup)能最大程度满足需求。
本节只讲解原子访问,互斥锁和等待组将在接下来的两节中讲解。
当多线程并发运行的程序竞争访问和修改同一块资源时,会发生竞态问题。
下面的代码中有一个 ID 生成器,每次调用生成器将会生成一个不会重复的顺序序号,使用 10 个并发生成序号,观察 10 个并发后的结果。
竞态检测的具体代码:
在运行程序时,为运行参数加入
10
没有发生竞态问题,程序运行正常。
本例中只是对变量进行增减操作,虽然可以使用互斥锁(sync.Mutex)解决竞态问题,但是对性能消耗较大。在这种情况下,推荐使用原子操作(atomic)进行变量操作。
本节只讲解原子访问,互斥锁和等待组将在接下来的两节中讲解。
当多线程并发运行的程序竞争访问和修改同一块资源时,会发生竞态问题。
下面的代码中有一个 ID 生成器,每次调用生成器将会生成一个不会重复的顺序序号,使用 10 个并发生成序号,观察 10 个并发后的结果。
竞态检测的具体代码:
package main import ( "fmt" "sync/atomic" ) var ( // 序列号 seq int64 ) // 序列号生成器 func GenID() int64 { // 尝试原子的增加序列号 atomic.AddInt64(&seq, 1) return seq } func main() { //生成10个并发序列号 for i := 0; i < 10; i++ { go GenID() } fmt.Println(GenID()) }代码说明如下:
- 第 10 行,序列号生成器中的保存上次序列号的变量。
- 第 17 行,使用原子操作函数 atomic.AddInt64() 对 seq() 函数加 1 操作。不过这里故意没有使用 atomic.AddInt64() 的返回值作为 GenID() 函数的返回值,因此会造成一个竞态问题。
- 第 25 行,循环 10 次生成 10 个 goroutine 调用 GenID() 函数,同时忽略 GenID() 的返回值。
- 第 28 行,单独调用一次 GenID() 函数。
在运行程序时,为运行参数加入
-race
参数,开启运行时(runtime)对竞态问题的分析,命令如下:
go run -race racedetect.go
代码运行发生宕机,输出信息如下:
==================
WARNING: DATA RACE
Write at 0x000000f52f40 by goroutine 7:
sync/atomic.AddInt64()
C:/Go/src/runtime/race_amd64.s:276 +0xb
main.GenID()
racedetect.go:17 +0x4a
Previous read at 0x000000f52f40 by goroutine 6:
main.GenID()
racedetect.go:18 +0x5a
Goroutine 7 (running) created at:
main.main()
racedetect.go:25 +0x5a
Goroutine 6 (finished) created at:
main.main()
racedetect.go:25 +0x5a
==================
10
Found 1 data race(s)
exit status 66
func GenID() int64 { // 尝试原子的增加序列号 return atomic.AddInt64(&seq, 1) }再次运行:
go run -race main.go
代码输出如下:10
没有发生竞态问题,程序运行正常。
本例中只是对变量进行增减操作,虽然可以使用互斥锁(sync.Mutex)解决竞态问题,但是对性能消耗较大。在这种情况下,推荐使用原子操作(atomic)进行变量操作。
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