使用 WaitGroup 测试竞争条件时出现意外行为

学习Golang要努力，但是不要急！今天的这篇文章《使用 WaitGroup 测试竞争条件时出现意外行为》将会介绍到等等知识点，如果你想深入学习Golang，可以关注我！我会持续更新相关文章的，希望对大家都能有所帮助！

我的任务是模拟 go 中的竞争条件。然而，我遇到了一个我无法解释的案例。下面的代码片段

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var value, totalOps, totalIncOps, totalDecOps int

func main() {
    fmt.Println("Total value: ", simulateRacing(10000))
    fmt.Print("Total iterations: ", totalOps)
    fmt.Print(" of it, increments: ", totalIncOps)
    fmt.Print(", decrements: ", totalDecOps)
}

// Function to simulate racing condition
func simulateRacing(iterationsNumber int) int {
    value = 0
    // Define WaitGroup
    var waitGroup sync.WaitGroup
    waitGroup.Add(2)

    go increaseByOne(iterationsNumber, &waitGroup)
    go decreaseByOne(iterationsNumber, &waitGroup)

    waitGroup.Wait()

    return value
}

// Function to do N iterations, each time increasing value by 1
func increaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        value++
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalIncOps++
    }
    waitGroup.Done()
}

// Same with decrease
func decreaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        value--
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalDecOps++
    }
    waitGroup.Done()
}

根据我的理解，它每次都应该产生一致（确定性）的结果，因为我们执行相同数量的增量和减量，并使用 waitgroup 确保两个函数都会执行。

但是，每次输出都不同，只有递增和递减计数器保持不变。 总价值：2113 总迭代次数：17738 次，增量：10000，减量：10000 和 总价值：35 总迭代次数：10741 次，增量：10000，减量：10000

也许你可以帮我解释一下这种行为？为什么总迭代计数器和值本身是不确定的？

解决方案

这是竞争条件的经典示例。 value++ 不是原子操作，因此不能保证在没有同步的情况下从多个线程调用时它会正确或确定地工作。

为了直观一些，value++ 或多或少相当于 value = value + 1。您可以将其视为三个操作，而不是一个：将 value 从内存加载到 cpu 寄存器，增加寄存器中的值（不能直接修改内存），将值存储回内存。两个线程可能会同时加载相同的值，增加它，得到相同的结果，然后将其写回，因此它实际上将 value 加 1，而不是加 2。

由于线程之间的操作顺序是不确定的，因此结果也是不确定的。

totalops 也会产生相同的效果。但是，totalincops 和 totaldecops 只能由单个线程修改/读取，因此这里不存在竞争，并且它们的最终值是确定性的。

因为对变量 value、totalops、totalincops 和totaldecops 的操作是未锁定

添加互斥锁应该会有所帮助。 go 竞赛检测器功能会发现此故障

var m sync.Mutex

func increaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        m.Lock()
value++
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalIncOps++
        m.Unlock()
    }
    waitGroup.Done()
}

// Same with decrease
func decreaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        m.Lock()
        value--
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalDecOps++
        m.Unlock()
    }
    waitGroup.Done()
}

上述方法的替代方法是使用 sync.atomic 作为计数器

今天关于《使用 WaitGroup 测试竞争条件时出现意外行为》的内容就介绍到这里了，是不是学起来一目了然！想要了解更多关于的内容请关注golang学习网公众号！