当前位置:首页 > 文章列表 > Golang > Go教程 > 浅谈Golang数据竞态

浅谈Golang数据竞态

来源:脚本之家 2023-02-25 10:58:49 0浏览 收藏

Golang小白一枚,正在不断学习积累知识,现将学习到的知识记录一下,也是将我的所得分享给大家!而今天这篇文章《浅谈Golang数据竞态》带大家来了解一下浅谈Golang数据竞态,希望对大家的知识积累有所帮助,从而弥补自己的不足,助力实战开发!

本文以一个简单事例的多种解决方案作为引子,用结构体Demo来总结各种并发读写的情况

一个数据竞态的case

package main

import (
	"fmt"
	"testing"
	"time"
)

func Test(t *testing.T) {
  fmt.Print("getNum(): ")
	for i := 0; i 

在case中,getNum先声明一个变量num,之后在goRoutine中单读对num进行设置,而此时程序也正从函数中返回num, 因为不知道goRoutine是否完成了对num的修改,所以会导致以下两种结果:

  • goRoutine先完成对num的修改,最后返回5
  • 变量num的值从函数返回,结果为默认值0

操作完成的顺序不同,导致最后的输出结果不同,这就是将其称为数据竟态的原因。

检查数据竞态

Go有内置的数据竞争检测器,可以使用它来查看潜在的数据竞争条件。使用它就像-race在普通的Go命令行工具中添加标志一样。

  • 运行时检查: go run -race main.go
  • 构建时检查: go build -race main.go
  • 测试时检查: go test -race main.go

所有避免产生竞态背后的核心原则是防止对同一变量或内存位置同时进行读写访问

解决方案

1、WaitGroup等待

解决数据竞态的最直接方法是阻止读取访问操作直到写操作完成为止。
可以以最少的麻烦解决问题,但必须要保证Add和Done出现次数一致,否则会一致阻塞程序,无限制消耗内存,直至资源耗尽服务宕机

func getNumByWaitGroup() int {
	var num int
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(1) // 表示有一个任务需要等待,等待任务数+1
	go func() {
		num = 53
		wg.Done() // 完成一个处于等待队列的任务,等待任务-1

		// Done decrements the WaitGroup counter by one.
		// func (wg *WaitGroup) Done() {
		//	wg.Add(-1)
		//}

	}()
	wg.Wait() // 阻塞等待,直到等待队列的任务数为0
	return num
}

2、Channel阻塞等待

与1相似

func getNumByChannel() int {
	var num int
	ch := make(chan struct{}) // 创建一个类型为结构体的channel,并初始化为空
	go func() {
		num = 53
		ch 

3、Channel通道

获取结果后通过通道推送结果,与前两种方法不同,该方法不会进行任何阻塞。
相反,保留了阻塞调用代码的时机,因此它允许更高级别的功能决定自己的阻塞合并发机制,而不是将getXX功能视为同步功能

func getNumByChan() 

4、互斥锁

上述三种方法解决的是num在写操作完成后才能读取的情况
不管读写顺序如何,只要求它们不能同时发生——> 互斥锁

// 首先,创建一个结构体,其中包含我们想要返回的值以及一个互斥实例
type NumLock struct {
	val int
	m   sync.Mutex
}

func (num *NumLock) Get() int {
	// The `Lock` method of the mutex blocks if it is already locked
	// if not, then it blocks other calls until the `Unlock` method is called
	// Lock方法
	// 调用结构体对象的Lock方法将会锁定该对象中的变量;如果没有,将会阻塞其他调用,直到该互斥对象的Unlock方法被调用

	num.m.Lock()
	// 直到该方法返回,该实例对象才会被解锁
	defer num.m.Unlock()
	// 返回安全类型的实例对象中的值
	return num.val
}

func (num *NumLock) Set(val int) {
	// 类似于上面的getNum方法,锁定num对象直到写入“num.val”的值完成
	num.m.Lock()
	defer num.m.Unlock()
	num.val = val
}

func getNumByLock() int {
	// 创建一个`NumLock`的示例
	num := &NumLock{}
	// 使用“Set”和“Get”来代替常规的复制修改和读取值,这样就可以确保只有在写操作完成时我们才能进行阅读,反之亦然
	go func() {
		num.Set(53)
	}()
	time.Sleep(500)
	return num.Get()
}

这里要注意,我们无法保证最后取得的num值
当有多个写入和读取操作混合在一起时,使用Mutex互斥可以保证读写的值与预期结果一致

附上结果:

完整代码:

package main

import (
	"fmt"
	"strconv"
	"sync"
	"testing"
	"time"
)

func Test(t *testing.T) {
	fmt.Print("getNum(): ")
	for i := 0; i  0; i-- {
			num.Set(i)
			ch 

典型数据竞态

1、循环计数上的竞态

func main() {
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(5)
	for i := 0; i 

函数文字中的变量i与循环使用的变量相同,因此goroutine中的读取与循环增量竞争。
(此程序通常打印55555,而不是01234)
该程序可以通过复制变量来修复:

func main() {
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(5)
	for i := 0; i 

2、意外共享变量

func ParallelWrite(data []byte) chan error {
	res := make(chan error, 2)
	f1, err := os.Create("file1")
	if err != nil {
		res 

修复方法是在goroutines中引入新变量(注意使用:=):

	...
	_, err := f1.Write(data)
	...
	_, err := f2.Write(data)
	...

3、无保护的全局变量

如果从几个goroutine调用以下代码,则会导致service的map产生竞态。同一map的并发读写不安全:

var service map[string]net.Addr

func RegisterService(name string, addr net.Addr) {
	service[name] = addr
}

func LookupService(name string) net.Addr {
	return service[name]
}

To make the code safe, protect the accesses with a mutex:

var (
	service   map[string]net.Addr
	serviceMu sync.Mutex
)

func RegisterService(name string, addr net.Addr) {
	serviceMu.Lock()
	defer serviceMu.Unlock()
	service[name] = addr
}

func LookupService(name string) net.Addr {
	serviceMu.Lock()
	defer serviceMu.Unlock()
	return service[name]
}

4、原始无保护变量

数据竞态也可以发生在原始类型的变量上(bool、int、int64等)

type Watchdog struct{ last int64 }

func (w *Watchdog) KeepAlive() {
	w.last = time.Now().UnixNano() // First conflicting access.
}

func (w *Watchdog) Start() {
	go func() {
		for {
			time.Sleep(time.Second)
			// Second conflicting access.
			if w.last 

即使这种“无辜”的数据竞争也可能导致因内存访问的非原子性、干扰编译器优化或访问处理器内存的重新排序问题而导致难以调试的问题。

这场比赛的一个典型修复方法是使用通道或互斥体。为了保持无锁行为,也可以使用sync/atomic包

type Watchdog struct{ last int64 }

func (w *Watchdog) KeepAlive() {
	atomic.StoreInt64(&w.last, time.Now().UnixNano())
}

func (w *Watchdog) Start() {
	go func() {
		for {
			time.Sleep(time.Second)
			if atomic.LoadInt64(&w.last) 

5、未同步的发送和关闭操作

同一通道上的非同步发送和关闭操作也可能是一个竞态条件

c := make(chan struct{}) // or buffered channel

// The race detector cannot derive the happens before relation
// for the following send and close operations. These two operations
// are unsynchronized and happen concurrently.
go func() { c 

根据Go内存模型,通道上的发送发生在该通道的相应接收完成之前。要同步发送和关闭操作,请使用接收操作来保证发送在关闭前完成:

c := make(chan struct{}) // or buffered channel

go func() { c 

好了,本文到此结束,带大家了解了《浅谈Golang数据竞态》,希望本文对你有所帮助!关注golang学习网公众号,给大家分享更多Golang知识!

版本声明
本文转载于:脚本之家 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
MySQL索引总结(Index Type)MySQL索引总结(Index Type)
上一篇
MySQL索引总结(Index Type)
MySQL数据库的多种连接方式以及实用工具
下一篇
MySQL数据库的多种连接方式以及实用工具
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    543次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    516次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    500次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    485次学习
查看更多
AI推荐
  • H2O EvalGPT:开源LLM大模型评估与排行榜工具
    H2O EvalGPT
    H2O EvalGPT是H2O.ai推出的开源LLM评估平台,提供详细的大模型性能排行榜、行业特定基准测试及A/B测试功能,助您快速选择最适合项目的高性能大语言模型。
    47次使用
  • SuperCLUE中文大模型评测基准:功能、能力维度与应用指南
    SuperCLUE
    SuperCLUE是权威的中文大语言模型综合评测基准,涵盖语言理解、知识应用、AI Agent智能体及安全性等12项核心能力。通过多轮对话与客观测试,定期发布榜单与技术报告,为模型研发、优化及行业选型提供科学依据。
    198次使用
  • C-Eval中文评测基准:大语言模型多学科能力评估指南
    C-Eval
    深入了解C-Eval中文评估套件,涵盖52个学科与4级难度。本文详解其功能特点、Zero-shot/Few-shot使用方法及代码示例,助您全面评测LLM中文理解与泛化能力。
    133次使用
  • AI Prompt Library:免费AI提示词库,助力ChatGPT高效创作与营销
    AI Prompt Library
    探索AI Prompt Library免费资源库,涵盖营销、写作及多场景AI提示词。兼容ChatGPT、Claude等工具,一键复制优化输出,提升工作效率。
    67次使用
  • Generrated:DALL·E 2/3 AI绘画提示词灵感库与图像对比平台
    Generrated
    Generrated汇集9300+张DALL·E生成图像及对应提示词,支持查看完整图集、对比DALL·E 2与3版本差异,是AI绘图新手学习Prompt设计与获取创作灵感的实用工具。
    47次使用