Golang 并發(fā)的實現(xiàn)
更新時間：2025年05月23日 09:56:42 作者：knan_aaa
本文主要介紹了Golang 并發(fā)的實現(xiàn),文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
并發(fā)問題概覽
| 問題類型 | 描述 |
|---|---|
| 數(shù)據(jù)競爭 | 多個協(xié)程對共享變量進行非同步讀寫操作 |
| 死鎖 | 多個協(xié)程互相等待對方釋放資源 |
| 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)程未能及時退出，程序中 goroutine 數(shù)量飆升 |
| Channel 誤用 | 通道未關(guān)閉、重復關(guān)閉、關(guān)閉后寫入等問題 |
| 調(diào)度抖動 | 非預期的調(diào)度行為導致響應(yīng)不穩(wěn)定 |
數(shù)據(jù)競爭
當兩個或多個 goroutine 同時讀寫一個變量，并且至少有一個是寫操作，而又沒有同步措施時，就會發(fā)生數(shù)據(jù)競爭。
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
死鎖是指兩個或多個協(xié)程相互等待，導致程序永久阻塞。
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)度器問題與性能抖動
- 協(xié)程爆炸。短時間內(nèi)創(chuàng)建了大量 goroutine，可能會導致 CPU 抖動、調(diào)度混亂。
- 大量阻塞系統(tǒng)調(diào)用。一個協(xié)程如果陷入系統(tǒng)調(diào)用阻塞，會被 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)送方負責 |
| 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
分析：
- 使用 pprof 查看 goroutine 源碼位置
- 定位原因是某個 select 分支缺少 <-done，導致協(xié)程無法退出
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)程永遠不會退出
}
}
}()
}
func worker(ctx context.Context) {
go func() {
for {
select {
case msg := <-someChan:
fmt.Println(msg)
case <-ctx.Done():
// ? 收到取消信號，退出協(xié)程
fmt.Println("worker exiting")
return
}
}
}()
}
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
worker(ctx)
// 一段時間后或某個條件下，調(diào)用 cancel() 來通知協(xié)程退出
time.Sleep(5 * time.Second)
cancel()
異步任務(wù)競爭導致數(shù)據(jù)錯亂
現(xiàn)象：
- 后臺異步處理任務(wù)對全局 map 并發(fā)寫入
分析：
- 偶發(fā)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，調(diào)試困難
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 // ?? 多個協(xié)程同時寫入 map，會導致數(shù)據(jù)競爭或 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)建全局計數(shù)器
- 推薦使用 sync/atomic 包。sync/atomic 提供了原子操作的能力，在無需加鎖的前提下，保證線程安全，適用于計數(shù)器等場景。
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("計數(shù)器值：", globalCounter)
}
- 使用 sync.Mutex。線程安全但是性能略低，適用于復雜邏輯下的線程保護，不推薦用于簡單加減場景。
var counter int
var mu sync.Mutex
func main() {
mu.Lock()
counter++
mu.UnLock()
}
- 使用 Channel 實現(xiàn)計數(shù)。性能不如原子操作，適用于有通道通信需求的場景。
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)的實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang 并發(fā)內(nèi)容請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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