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Golang 并發(fā)的實(shí)現(xiàn)

 更新時(shí)間:2025年05月23日 09:56:42   作者:knan_aaa  
本文主要介紹了Golang 并發(fā)的實(shí)現(xiàn),文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

并發(fā)問(wèn)題概覽

問(wèn)題類型描述
數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)多個(gè)協(xié)程對(duì)共享變量進(jìn)行非同步讀寫操作
死鎖多個(gè)協(xié)程互相等待對(duì)方釋放資源
活鎖協(xié)程不斷嘗試獲取資源但始終失敗
協(xié)程泄漏協(xié)程未能及時(shí)退出,程序中 goroutine 數(shù)量飆升
Channel 誤用通道未關(guān)閉、重復(fù)關(guān)閉、關(guān)閉后寫入等問(wèn)題
調(diào)度抖動(dòng)非預(yù)期的調(diào)度行為導(dǎo)致響應(yīng)不穩(wěn)定

數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè) goroutine 同時(shí)讀寫一個(gè)變量,并且至少有一個(gè)是寫操作,而又沒有同步措施時(shí),就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)。

var count int

func add() {
	for i := 0; i< 1000; i++ {
		count++
	}
}

func main() {
	go add()
	go add()
	time.Sleep(time.Second)
	fmt.Println(count)
}

死鎖

死鎖是指兩個(gè)或多個(gè)協(xié)程相互等待,導(dǎo)致程序永久阻塞。

func main() {
	ch := make(chan int)
	// 沒有其他協(xié)程接收,死鎖
	ch <- 1
}
func main() {
	ch1 := make(chan int)
	ch2 := make(chan int)

	go func() {
		<-ch1
		ch2 <- 1
	}()
	
	go func() {
		<-ch2
		ch1 <- 1
	}()
	
	// 程序卡死
	time.Sleep(time.Second * 2)
}

協(xié)程泄漏

程序創(chuàng)建了大量 goroutine,但它們沒有退出條件,一直處于阻塞或者等待狀態(tài),導(dǎo)致程序資源消耗飆升。

func main() {
	ch := make(chan int)
	for {
		go func() {
			// 不斷產(chǎn)生阻塞的 goroutine,直到內(nèi)存耗盡為止
			<-ch
		}()
	}
}

Channel 誤用

// 寫入已關(guān)閉通道
ch := make(chan int)
close(ch)
ch <- 1 // panic

// 重復(fù)關(guān)閉通道
close(ch)
close(ch) // panic

// 從空通道中讀取,沒有寫入,造成死鎖
<-ch

調(diào)度器問(wèn)題與性能抖動(dòng)

  • 協(xié)程爆炸。短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建了大量 goroutine,可能會(huì)導(dǎo)致 CPU 抖動(dòng)、調(diào)度混亂。
  • 大量阻塞系統(tǒng)調(diào)用。一個(gè)協(xié)程如果陷入系統(tǒng)調(diào)用阻塞,會(huì)被 OS 掛起,從而影響調(diào)度。
  • 非公平調(diào)度。雖然 Go 的調(diào)度器基于 GMP 模型,但仍存在協(xié)程饑餓的可能。

最佳實(shí)踐總結(jié)

類型建議
數(shù)據(jù)共享使用 Channel 或者 sync.Mutex/sync.RWMUtex 做同步
goroutine 控制使用 WaitGroup 或者 context 管理協(xié)程生命周期
Channel 操作所有寫操作前確保通道未關(guān)閉;關(guān)閉通道應(yīng)由發(fā)送方負(fù)責(zé)
并發(fā)任務(wù)分發(fā)使用協(xié)程池(限制并發(fā)數(shù))避免系統(tǒng)資源耗盡
調(diào)試工具使用 race、pprof、trace、delve
日志分析打印 goroutine ID,觀察并發(fā)流程

實(shí)際案例分析

抓取系統(tǒng)協(xié)程泄漏

現(xiàn)象:

  • CPU 使用率低
  • 內(nèi)存占用持續(xù)上漲
  • goroutine 數(shù)量不斷增長(zhǎng)

分析:

  • 使用 pprof 查看 goroutine 源碼位置
  • 定位原因是某個(gè) select 分支缺少 <-done,導(dǎo)致協(xié)程無(wú)法退出

處理:

  • 所有的 for + select 中都加上 ctx.Done() 處理退出
func worker() {
    go func() {
        for {
            select {
            case msg := <-someChan:
                // 處理消息
                fmt.Println(msg)
            // ? 沒有退出條件,協(xié)程永遠(yuǎn)不會(huì)退出
            }
        }
    }()
}
func worker(ctx context.Context) {
    go func() {
        for {
            select {
            case msg := <-someChan:
                fmt.Println(msg)
            case <-ctx.Done():
                // ? 收到取消信號(hào),退出協(xié)程
                fmt.Println("worker exiting")
                return
            }
        }
    }()
}

ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
worker(ctx)

// 一段時(shí)間后或某個(gè)條件下,調(diào)用 cancel() 來(lái)通知協(xié)程退出
time.Sleep(5 * time.Second)
cancel()

異步任務(wù)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂

現(xiàn)象:

  • 后臺(tái)異步處理任務(wù)對(duì)全局 map 并發(fā)寫入

分析:

  • 偶發(fā)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,調(diào)試?yán)щy

處理:

  • 使用 sync.Mutex 或者 sync.Map
// 全局 map,非線程安全
var data = make(map[int]int)

func main() {
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            data[i] = i // ?? 多個(gè)協(xié)程同時(shí)寫入 map,會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)或 panic
        }(i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("done")
}
var (
    data = make(map[int]int)
    mu   sync.Mutex
)

func main() {
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            mu.Lock()
            data[i] = i
            mu.Unlock()
        }(i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("done")
}
var data sync.Map

func main() {
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            data.Store(i, i)
        }(i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)

    data.Range(func(k, v interface{}) bool {
        fmt.Printf("key: %v, value: %v\n", k, v)
        return true
    })
}

高并發(fā)下創(chuàng)建全局計(jì)數(shù)器

  • 推薦使用 sync/atomic 包。sync/atomic 提供了原子操作的能力,在無(wú)需加鎖的前提下,保證線程安全,適用于計(jì)數(shù)器等場(chǎng)景。
var globalCounter int64

func worker(wg *sync.WaitGroup) {
	defer wg.Done()
	
	// 原子加1,確保并發(fā)安全
	atomic.AddInt64(&globalCounter, 1)
}

func main() {
	var wg sync.WaitGroup
	
	wg.Add(1000)
	
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		go worker(&wg)
	}
	
	// 確保主 goroutine 等待所有子 goroutine 完成
	wg.Wait()
	fmt.Println("計(jì)數(shù)器值:", globalCounter)
}
  • 使用 sync.Mutex。線程安全但是性能略低,適用于復(fù)雜邏輯下的線程保護(hù),不推薦用于簡(jiǎn)單加減場(chǎng)景。
var counter int
var mu sync.Mutex

func main() {
	mu.Lock()
	counter++
	mu.UnLock()
}
  • 使用 Channel 實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。性能不如原子操作,適用于有通道通信需求的場(chǎng)景。
var counter = make(chan int, 1)

func init() {
	counter <- 0
}

func main() {
	v := <-counter
	v++
	counter <- v
}

到此這篇關(guān)于Golang 并發(fā)的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang 并發(fā)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家! 

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