并发编程中,死锁和竞态条件是常见的挑战。避免死锁和竞态条件的策略包括:使用同步原语(锁和同步通道)协调对共享资源的访问。限制 goroutine 共享的状态。通过一个 goroutine 序列化对共享资源的访问。使用原子操作确保对基本类型变量的并发更新是安全的。
Go 语言函数并发编程:避免死锁和竞态条件
简介
并发编程是 Go 语言的一大优势,它允许程序员编写并发运行的代码,从而充分利用多核处理器的优势。然而,并发编程也带来了新的挑战,如死锁和竞态条件。
死锁
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死锁发生在多个 goroutine 相互等待资源时。例如:
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
balance = 100
mu sync.Mutex
)
func deposit(amount int) {
mu.Lock()
defer mu.Unlock()
balance += amount
}
func withdraw(amount int) {
mu.Lock()
defer mu.Unlock()
if balance < amount {
return
}
balance -= amount
}
func main() {
go deposit(50)
go withdraw(75)
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(balance) // 会输出 100,因为两个 goroutine 相互等待,导致死锁
}
竞态条件
竞态条件发生在并发访问同一资源时。例如:
package main
import (
"fmt"
"time"
)
var balance = 100
func deposit(amount int) {
for i := 0; i < amount; i++ {
balance++
}
}
func withdraw(amount int) {
for i := 0; i < amount; i++ {
if balance > 0 {
balance--
}
}
}
func main() {
go deposit(50)
go withdraw(75)
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(balance) // 会输出一个不可预测的值,因为两个 goroutine 可能会交替执行,导致余额不正确
}
避免死锁和竞态条件
避免死锁和竞态条件的主要策略如下:
- 使用同步原语:同步原语(如锁和同步通道)可以协调对共享资源的访问,防止竞争导致死锁或竞态条件。
- 限制共享状态:尽量减少goroutine 共享的状态,这样就减少了发生冲突的可能性。
- 序列化访问:通过一个 goroutine 序列化对共享资源的访问,可以消除并发访问引起的风险。
- 使用原子操作:针对基本类型,使用原子操作可以确保对单一共享变量值的并发更新是安全的。
实战案例
以下是一个使用锁并发更新余额的示例:
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
balance = 100
mu sync.Mutex
)
func deposit(amount int) {
mu.Lock()
balance += amount
mu.Unlock()
}
func withdraw(amount int) {
mu.Lock()
if balance < amount {
mu.Unlock()
return
}
balance -= amount
mu.Unlock()
}
func main() {
go deposit(50)
go withdraw(75)
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(balance) // 会输出 25,因为锁确保了对余额的并发访问是安全的
}