Golang：避免竞争条件[关闭]

Question

有哪些好的做法可以防止 Go 中的竞争条件？

我唯一能想到的就是不在 goroutine 之间共享数据——父 goroutine 发送对象的深层副本而不是对象本身，因此子 goroutine 不能改变父 goroutine 可以改变的东西。这会占用更多的堆内存，但另一种选择是学习 Haskell：P

编辑：另外，有没有我上面描述的方法仍然会遇到竞争条件的情况？

Answer 1

即使使用非共享数据结构，竞争条件当然仍然存在。考虑以下几点：

B asks A for the currentCount
C asks A for the currentCount
B sends A (newDataB, currentCount + 1)
A stores newDataB at location currentCount+1
C sends A (newDataC, currentCount + 1)
A stores newDataC at currentCount + 1 (overwriting newDataB; race condition)

这种竞争条件需要 A 中的私有可变状态，但没有可变的共享数据结构，甚至不需要 B 或 C 中的可变状态。如果不了解合同，B 或 C 无法阻止这种竞争条件一个优惠。

一旦状态进入方程，即使是 Haskell 也会遭受这些竞争条件，而状态很难从真实系统中完全消除。最终，您希望您的程序与现实交互，而现实是有状态的。维基百科使用 STM 给出a helpful race condition example in Haskell。

我同意好的不可变数据结构可以使事情变得更容易（Go 并没有它们）。可变副本以一个问题换另一个问题。您不会意外更改他人的数据。另一方面，您可能认为您正在更改真实的，而实际上您只是更改副本，从而导致不同类型的错误。无论哪种方式，您都必须了解合同。

但归根结底，Go 倾向于遵循 C 在并发方面的历史：你为你的代码制定一些所有权规则（如 @tux21b 提供的）并确保你始终遵循它们，如果你做得很好，一切都会工作得很好，如果你犯了错误，那么显然是你的错，而不是语言。

（不要误会我的意思；我非常喜欢 Go，非常喜欢。它提供了一些很好的工具来简化并发。它只是没有提供很多语言工具来帮助实现并发正确 em>。这取决于你。也就是说，tux21b 的答案提供了很多很好的建议，并且竞争检测器绝对是减少竞争条件的强大工具。它不是语言的一部分，它是关于测试，而不是正确性；他们'不是一回事。）

编辑：关于为什么不可变数据结构使事情变得更容易的问题，这是您最初观点的扩展：创建一个多方不更改相同数据结构的合同。如果数据结构是不可变的，那么它是免费的……

许多语言都有一组丰富的不可变集合和类。 C++ 让你const 几乎任何东西。 Objective-C 具有带有可变子类的不可变集合（它创建了一组与const 不同的模式）。 Scala 有许多集合类型的独立可变和不可变版本，通常的做法是专门使用不可变版本。在方法签名中声明不变性是合同的重要指示。

当您将[]byte 传递给goroutine 时，无法从代码中知道goroutine 是否打算修改切片，也不知道您何时可以自己修改切片。出现了一种模式，但它们就像移动语义之前的 C++ 对象所有权；很多很好的方法，但无法知道哪个正在使用。这是每个程序都需要正确完成的关键事情，但是语言没有给你好的工具，也没有开发人员使用的通用模式。

Answer 2

Go 不会静态地强制执行内存安全。即使在大型代码库中，也有多种方法可以处理该问题，但所有这些方法都需要您注意。

• 您可以发送指针，但一个常见的习惯用法是通过发送指针来表示所有权转移。例如，一旦你将一个对象的指针传递给另一个 Goroutine，你就不会再触摸它，除非你通过另一个信号从那个 Goroutine（或任何其他 Goroutine，如果对象被多次传递）取回对象。

• 如果您的数据由许多用户共享并且不经常更改，您可以在全局范围内共享指向该数据的指针并允许每个人从中读取。如果一个 Goroutine 想要改变它，它需要遵循写时复制的习惯用法，即复制对象，改变数据，尝试使用 atomic.CompareAndSwap 之类的方法将指针设置为新对象。

• 使用 Mutex（如果您想同时允许多个并发读取器，则使用 RWMutex）并没有那么糟糕。当然，Mutex 不是灵丹妙药，它通常不适合进行同步（它在许多语言中被过度使用，导致其声誉不佳），但有时它是最简单和最有效的解决方案。

可能还有很多其他方法。仅通过复制它们来发送值是另一种易于验证的方法，但我认为您不应该仅将自己限制在这种方法上。我们都很成熟，我们都能够阅读文档（假设您正确地记录了您的代码）。

Go 工具还内置了一个非常有价值的race detector，它能够在运行时检测比赛。编写大量测试并在启用竞争检测器的情况下执行它们，并认真对待每条错误消息。它们通常表示设计不佳或复杂。

（PS：如果你想要一个能够在编译期间验证并发访问，同时仍然允许共享状态的编译器和类型系统，你可能想看看Rust。我自己没有使用过，但这些想法看起来很有希望。）