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用一个小例子谈谈Golang 中的Race Condition

分类: golang编程 | 浏览: 254

Goroutine 是Go 最重要的特性之一，它可以让开发者轻易做到并发（concurrency），而且他的非常轻量，所以一次开一大堆goroutine 也不会有什么问题。

但如果在使用goroutine 时没有考虑到race condition，那可能就会导致不正确的结果，这篇文章会用一个简单的小例子，谈谈在什么情况可能会遇到race condition，以及如何发现、解决它。

Race condition （竞争危害）

来看看这次要讲解的例子，分成三个步骤

  1. 先把a 的初始值设为 0
  2. 开三个goroutine 共做了三次 a++
  3. 最后用channel 等待三个goroutine 完成

没意外的话最后应该会得到a = 3，结果也确实如此

那如果把次数改成 一万次 呢？

理论上要得到a = 10000，实际跑了却会得到a = 9903之类的结果（如果你有多核CPU的话），但我们确实开了一万个goroutine也做了一万次a++，为什么结果会不对呢，因为在a++的过程中发生了race condition

为什么a++ 会发生race condition

当你写了a++时电脑实际上做了三件事：

  1. CPU 把a 的值取出来
  2. 把刚刚取得的值加 1
  3. 把运算的结果存回变数 a

但万一你有 多核CPU 就有可能会这样：

两个CPU 同时去拿变数a 的值，各自加1 后存回，导致a 只被加了一次，因此结果（9903）会小于正确的10000

解法：互斥锁

这里会发生race condition最根本的原因是「两个goroutine可能会同时存取变数a」，如果能限制 同时只能有一个 goroutine做a++，那就能解决这个问题，为了达到这个目的我们要使用sync.Mutex

Mutex是互斥锁的意思，同时最多只能有一个人拿到这个锁，其他人想要锁的话就会被block住直到前一个人用完，所以就可以确保只有一个goroutine正在进行a++，这样就可以得到正确的结果10000

如何发现race condition

在这个例子中race condition发生在a++，但如果对电脑底层不够熟悉就有可能没办法发现问题，还好Golang有个很强大的工具叫Data Race Detector

在跑的时候加一个-race他就可以帮你侦测哪边可能会产生race condiction，大家也可以自己下载 原码 下来跑 

$ go run -race add_few_times/main.go 
================== 
WARNING: DATA RACE 
Read at 0x00c4200a4008 by goroutine 7: 
 main.main.func1() 
 .../ add_few_times/main.go:12 +0x38
Previous write at 0x00c4200a4008 by goroutine 6: 
 main.main.func1() 
 .../add_few_times/main.go:12 +0x4e
Goroutine 7 (running) created at: 
 main.main() 
 .../add_few_times/main.go:11 +0xc1
Goroutine 6 (running) created at: 
 main.main() 
 .../add_few_times/main.go:11 +0xc1 
================== 
Found 1 data race(s ) 
exit status 66

Race Detector说在第11行（go func(){…}()）产生了两个goroutine（ G6 跟 G7 ），G7在第十二行（a++）读取了变数a之后，G6紧接着写入了变数a，所以G7会读到旧资料，这时候就有可能会产生race condition

透过Race Detector 几乎可以找到所有的race condition，大部分时候也都只要加个锁就可以解决

锁的缺点

性能

上面的例子用mutex 来防止多个goroutine 同时存取同一个变数，因为总共有一万个goroutine，当你有其中一个正在存取a 时其他9999 个都在等他，他们之间完全没有并行（ parallelism），不如用个回圈把它从0 加到10000 可能还更快

所以在使用锁时一定要非常小心，只在必要的时候使用，否则效能将会大打折扣

忘记解锁

有时候上锁解锁不像上面a++这么简单，中间可能有很多个锁还有各种条件判断、网路请求等等，当程式变复杂一不小就有可能忘记或是太晚解锁，造成整个程式非常慢甚至完全卡住，产生 死锁 问题

总结

这次用很简单的例子谈谈在Golang 中什么时候会遇到race condition 以及如何解决，因为要开一个goroutine 太简单了，所以有时候会不小心忘记考虑race condition，还好Go 有提供Race Detector 不用自己慢慢找XDD

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