如何在 Golang 中并行生成组合

Question

我正在尝试使用 Golang 并行生成组合（例如，10 个数字中的每 6 个组合）。

我有一个串行运行的解决方案：Serial Code

对于项目数(n) = 3，样本量(r) = 2的情况，输出为：

Got  [1 2]
Got  [1 3]
Got  [2 3]

现在我已经尝试并行化，代码如下：Parallel Code。它不起作用，我不知道为什么。对于同样的问题，输出是：

Put  [3 3] into the channel.
Got  [3 3] out of the channel.
Put  [3 3] into the channel.
Got  [3 3] out of the channel.
Put  [3 3] into the channel.
Got  [3 3] out of the channel.

非常感谢任何帮助。

Answer 1

首先，存在数据竞争。

$ go run -race main.go
==================
WARNING: DATA RACE
Write at 0x00c0000b0018 by goroutine 11:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:33 +0x11e

Previous write at 0x00c0000b0018 by goroutine 9:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:33 +0x11e

Goroutine 11 (running) created at:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:35 +0x211

Goroutine 9 (running) created at:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:35 +0x211
==================
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x00c0000b0010 by goroutine 12:
  runtime.slicecopy()
      /usr/lib/go-1.13/src/runtime/slice.go:197 +0x0
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:21 +0x39c

Previous write at 0x00c0000b0010 by goroutine 10:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:33 +0x11e

Goroutine 12 (running) created at:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:35 +0x211

Goroutine 10 (running) created at:
  main.combinationUtil()
      /home/leaf/spike/stackoverflow/concomb/main.go:40 +0x2dc
==================

这种数据竞争是由同时写入data 的底层数组引起的——这意味着data 的底层数组（因此data 的内容）在所有goroutine 上共享。这是不希望的。

在 Go 中，slice 的底层是一个切片头（参见reflect.SliceHeader），它将len、cap 和ptr 保存在三个字节中到底层数组。当您复制它时，它不会复制底层数组，而只是复制标头，因此底层数组是共享和竞争的 - 两者都不需要。

为避免这种情况，只需制作一个新副本即可。 （使用同步技术可以避免种族，但内容仍然是共享的）。然而，就时间和空间而言，仅此一项就是一项成本操作。这是否值得拥有并行的好处（如果有任何好处），是另一个话题，超出了这个答案的范围。

例如，

newdata := make([]int, r)
copy(newdata, data)

// current is included, put next at next location
newdata[index] = arr[i]
wg.Add(1)
go combinationUtil(ch, wg, arr, n, r, index+1, newdata, i+1)

// current is excluded, replace it with next (Note that
// i+1 is passed, but index is not changed)
wg.Add(1)
go combinationUtil(ch, wg, arr, n, r, index, newdata, i+1)

游乐场：https://play.golang.org/p/YebyCGapSMs

注意 1：这种简单的添加副本仅因为递归不依赖于 data (data[index:]) 的部分更改而起作用。否则，需要有newdata 到data 的备份。

注 2：正如我之前暗示的，我怀疑这种并行的效率如何。可以有其他的并行计算组合的方法，可以更好地利用并行计算的能力，但是需要完全不同的算法。不过，我不确定，所以如果有兴趣，你应该自己研究一下。