var (
sema = make(chan struct{}, 1) // a binary semaphore guarding balance
balance int
)
func Deposit(amount int) {
sema <- struct{}{} // acquire token
balance = balance + amount
<-sema // release token
}
func Balance() int {
sema <- struct{}{} // acquire token
b := balance
<-sema // release token
return b
}
import "sync"
var (
mu sync.Mutex // guards balance
balance int
)
func Deposit(amount int) {
mu.Lock()
balance = balance + amount
mu.Unlock()
}
func Balance() int {
mu.Lock()
b := balance
mu.Unlock()
return b
}
func Balance() int {
mu.Lock()
defer mu.Unlock()
return balance
}
上面的例子里Unlock会在return语句读取完balance的值之后执行,所以Balance函数是并发安全的。
var mu sync.RWMutex
var balance int
func Balance() int {
mu.RLock() // readers lock
defer mu.RUnlock()
return balance
}
你可能比较纠结为什么Balance方法只由一个简单的操作组成也需要用到互斥条件?这里使用mutex有两方面考虑。第一Balance不会在其它操作比如Withdraw“中间”执行。第二(更重要)的是"同步"不仅仅是一堆goroutine执行顺序的问题;同样也会涉及到内存的问题。
在现代计算机中可能会有一堆处理器,每一个都会有其本地缓存(local cache)。为了效率,对内存的写入一般会在每一个处理器中缓冲,并在必要时一起flush到主存。这种情况下这些数据可能会以与当初goroutine写入顺序不同的顺序被提交到主存。像channel通信或者互斥量操作这样的原语会使处理器将其聚集的写入flush并commit,这样goroutine在某个时间点上的执行结果才能被其它处理器上运行的goroutine得到。
考虑一下下面代码片段的可能输出:
var x, y int
go func() {
x = 1 // A1
fmt.Print("y:", y, " ") // A2
}()
go func() {
y = 1 // B1
fmt.Print("x:", x, " ") // B2
}()
因为两个goroutine是并发执行,并且访问共享变量时也没有互斥,会有数据竞争,所以程序的运行结果没法预测的话也请不要惊讶。我们可能希望它能够打印出下面这四种结果中的一种,相当于几种不同的交错执行时的情况:
y:0 x:1
x:0 y:1
x:1 y:1
y:1 x:1
然而实际的运行时还是有些情况让我们有点惊讶:
x:0 y:0
y:0 x:0
那么这两种情况要怎么解释呢?
在一个独立的goroutine中,每一个语句的执行顺序是可以被保证的;也就是说goroutine是顺序连贯的。但是在不使用channel且不使用mutex这样的显式同步操作时,我们就没法保证事件在不同的goroutine中看到的执行顺序是一致的了。尽管goroutine A中一定需要观察到x=1执行成功之后才会去读取y,但它没法确保自己观察得到goroutine B中对y的写入,所以A还可能会打印出y的一个旧版的值。
尽管去理解并发的一种尝试是去将其运行理解为不同goroutine语句的交错执行,但看看上面的例子,这已经不是现代的编译器和cpu的工作方式了。因为赋值和打印指向不同的变量,编译器可能会断定两条语句的顺序不会影响执行结果,并且会交换两个语句的执行顺序。如果两个goroutine在不同的CPU上执行,每一个核心有自己的缓存,这样一个goroutine的写入对于其它goroutine的Print,在主存同步之前就是不可见的了。
所有并发的问题都可以用一致的、简单的既定的模式来规避。所以可能的话,将变量限定在goroutine内部;如果是多个goroutine都需要访问的变量,使用互斥条件来访问。
只要在go build,go run或者go test命令后面加上-race的flag,就会使编译器创建一个你的应用的“修改”版或者一个附带了能够记录所有运行期对共享变量访问工具的test,并且会记录下每一个读或者写共享变量的goroutine的身份信息。另外,修改版的程序会记录下所有的同步事件,比如go语句,channel操作,以及对(sync.Mutex).Lock,(sync.WaitGroup).Wait等等的调用。
竞争检查器会报告所有的已经发生的数据竞争。然而,它只能检测到运行时的竞争条件;并不能证明之后不会发生数据竞争。所以为了使结果尽量正确,请保证你的测试并发地覆盖到了你到包。
由于需要额外的记录,因此构建时加了竞争检测的程序跑起来会慢一些,且需要更大的内存,即使是这样,这些代价对于很多生产环境的工作来说还是可以接受的。对于一些偶发的竞争条件来说,让竞争检查器来干活可以节省无数日夜的debugging。