编译自： https://go101.org/article/concurrent-common-mistakes.html

译者： qhwdw

Go 是一个内置支持并发编程的语言。借助使用 go 关键字去创建 协程(goroutine)（轻量级线程）和在 Go 中提供的 使用 信道 和 其它的并发 同步方法 ，使得并发编程变得很容易、很灵活和很有趣。

另一方面，Go 并不会阻止一些因 Go 程序员粗心大意或者缺乏经验而造成的并发编程错误。在本文的下面部分将展示一些在 Go 编程中常见的并发编程错误，以帮助 Go 程序员们避免再犯类似的错误。

需要同步的时候没有同步

代码行或许 不是按出现的顺序运行的 。

在下面的程序中有两个错误。

• 第一，在 main 协程中读取 b 和在新的 协程 中写入 b 可能导致数据争用。
• 第二，条件 b == true 并不能保证在 main 协程 中的 a != nil。在新的协程中编译器和 CPU 可能会通过 重排序指令 进行优化，因此，在运行时 b 赋值可能发生在 a 赋值之前，在 main 协程 中当 a 被修改后，它将会让部分 a 一直保持为 nil。

package main

import (

"time"

"runtime"

)

func main() {

var a []int // nil

var b bool // false

// a new goroutine

go func () {

a = make([]int, 3)

b = true // write b

}()

for !b { // read b

time.Sleep(time.Second)

runtime.Gosched()

}

a[0], a[1], a[2] = 0, 1, 2 // might panic

}

上面的程序或者在一台计算机上运行的很好，但是在另一台上可能会引发异常。或者它可能运行了 N 次都很好，但是可能在第 (N+1) 次引发了异常。

我们将使用 sync 标准包中提供的信道或者同步方法去确保内存中的顺序。例如，

package main

func main() {

var a []int = nil

c := make(chan struct{})

// a new goroutine

go func () {

a = make([]int, 3)

c

}()

a[0], a[1], a[2] = 0, 1, 2

}

使用 time.Sleep 调用去做同步

我们先来看一个简单的例子。

package main

import (

"fmt"

"time"

)

func main() {

var x = 123

go func() {

x = 789 // write x

}()

time.Sleep(time.Second)

fmt.Println(x) // read x

}

我们预期程序将打印出 789。如果我们运行它，通常情况下，它确定打印的是 789。但是，这个程序使用的同步方式好吗？No！原因是 Go 运行时并不保证 x 的写入一定会发生在 x 的读取之前。在某些条件下，比如在同一个操作系统上，大部分 CPU 资源被其它运行的程序所占用的情况下，写入 x 可能就会发生在读取 x 之后。这就是为什么我们在正式的项目中，从来不使用 time.Sleep 调用去实现同步的原因。

我们来看一下另外一个示例。

package main

import (

"fmt"

"time"

)

var x = 0

func main() {

var num = 123

var p = &num

c := make(chan int)

go func() {

c

}()

time.Sleep(time.Second)

num = 789

fmt.Println(

}

你认为程序的预期输出是什么？123 还是 789？事实上它的输出与编译器有关。对于标准的 Go 编译器 1.10 来说，这个程序很有可能输出是 123。但是在理论上，它可能输出的是 789，或者其它的随机数。

现在，我们来改变 c

是的，在上面的程序中存在数据争用。表达式 *p 可能会被先计算、后计算、或者在处理赋值语句 num = 789 时计算。time.Sleep 调用并不能保证 *p 发生在赋值语句处理之前进行。

对于这个特定的示例，我们将在新的协程创建之前，将值保存到一个临时值中，然后在新的协程中使用临时值去消除数据争用。

...

tmp := *p + x

go func() {

c

}()

...

使协程挂起

挂起协程是指让协程一直处于阻塞状态。导致协程被挂起的原因很多。比如，

• 一个协程尝试从一个 nil 信道中或者从一个没有其它协程给它发送值的信道中检索数据。
• 一个协程尝试去发送一个值到 nil 信道，或者发送到一个没有其它的协程接收值的信道中。
• 一个协程被它自己死锁。
• 一组协程彼此死锁。
• 当运行一个没有 default 分支的 select 代码块时，一个协程被阻塞，以及在 select 代码块中 case 关键字后的所有信道操作保持阻塞状态。

除了有时我们为了避免程序退出，特意让一个程序中的 main 协程保持挂起之外，大多数其它的协程挂起都是意外情况。Go 运行时很难判断一个协程到底是处于挂起状态还是临时阻塞。因此，Go 运行时并不会去释放一个挂起的协程所占用的资源。

在 谁先响应谁获胜 的信道使用案例中，如果使用的 future 信道容量不够大，当尝试向 Future 信道发送结果时，一些响应较慢的信道将被挂起。比如，如果调用下面的函数，将有 4 个协程处于永远阻塞状态。

func request() int {

c := make(chan int)

for i := 0; i < 5; i++ {

i := i

go func() {

c

}()

}

return

}

为避免这 4 个协程一直处于挂起状态， c 信道的容量必须至少是 4。

在 实现谁先响应谁获胜的第二种方法 的信道使用案例中，如果将 future 信道用做非缓冲信道，那么有可能这个信息将永远也不会有响应而挂起。例如，如果在一个协程中调用下面的函数，协程可能会挂起。原因是，如果接收操作

func request() int {

c := make(chan int)

for i := 0; i < 5; i++ {

i := i

go func() {

select {

case c

default:

}

}()

}

return

}

将信道 c 变成缓冲信道将保证五个发送操作中的至少一个操作会发送成功，这样，上面函数中的那个调用者协程将不会被挂起。

在 sync 标准包中拷贝类型值

在实践中，sync 标准包中的类型值不会被拷贝。我们应该只拷贝这个值的指针。

下面是一个错误的并发编程示例。在这个示例中，当调用 Counter.Value 方法时，将拷贝一个 Counter 接收值。作为接收值的一个字段，Counter 接收值的各个 Mutex 字段也会被拷贝。拷贝不是同步发生的，因此，拷贝的 Mutex 值可能会出错。即便是没有错误，拷贝的 Counter 接收值的访问保护也是没有意义的。

import "sync"

type Counter struct {

sync.Mutex

n int64

}

// This method is okay.

func (c *Counter) Increase(d int64) (r int64) {

c.Lock()

c.n += d

r = c.n

c.Unlock()

return

}

// The method is bad. When it is called, a Counter

// receiver value will be copied.

func (c Counter) Value() (r int64) {

c.Lock()

r = c.n

c.Unlock()

return

}

我们只需要改变 Value 接收类型方法为指针类型 *Counter，就可以避免拷贝 Mutex 值。

在官方的 Go SDK 中提供的 go vet 命令将会报告潜在的错误值拷贝。

在错误的地方调用 sync.WaitGroup 的方法

每个 sync.WaitGroup 值维护一个内部计数器，这个计数器的初始值为 0。如果一个 WaitGroup 计数器的值是 0，调用 WaitGroup 值的 Wait 方法就不会被阻塞，否则，在计数器值为 0 之前，这个调用会一直被阻塞。

为了让 WaitGroup 值的使用有意义，当一个 WaitGroup 计数器值为 0 时，必须在相应的 WaitGroup 值的 Wait 方法调用之前，去调用 WaitGroup 值的 Add 方法。

例如，下面的程序中，在不正确位置调用了 Add 方法，这将使最后打印出的数字不总是 100。事实上，这个程序最后打印的数字可能是在 [0, 100) 范围内的一个随意数字。原因就是 Add 方法的调用并不保证一定会发生在 Wait 方法调用之前。

package main

import (

"fmt"

"sync"

"sync/atomic"

)

func main() {

var wg sync.WaitGroup

var x int32 = 0

for i := 0; i < 100; i++ {

go func() {

wg.Add(1)

atomic.AddInt32(&x, 1)

wg.Done()

}()

}

fmt.Println("To wait ...")

wg.Wait()

fmt.Println(atomic.LoadInt32(&x))

}

为让程序的表现符合预期，在 for 循环中，我们将把 Add 方法的调用移动到创建的新协程的范围之外，修改后的代码如下。

...

for i := 0; i < 100; i++ {

wg.Add(1)

go func() {

atomic.AddInt32(&x, 1)

wg.Done()

}()

}

...

不正确使用 futures 信道

在 信道使用案例 的文章中，我们知道一些函数将返回 futures 信道 。假设 fa 和 fb 就是这样的两个函数，那么下面的调用就使用了不正确的 future 参数。

doSomethingWithFutureArguments(

在上面的代码行中，两个信道接收操作是顺序进行的，而不是并发的。我们做如下修改使它变成并发操作。

ca, cb := fa(), fb()

doSomethingWithFutureArguments(

没有等协程的最后的活动的发送结束就关闭信道

Go 程序员经常犯的一个错误是，还有一些其它的协程可能会发送值到以前的信道时，这个信道就已经被关闭了。当这样的发送（发送到一个已经关闭的信道）真实发生时，将引发一个异常。

这种错误在一些以往的著名 Go 项目中也有发生，比如在 Kubernetes 项目中的 这个 bug 和 这个 bug 。

如何安全和优雅地关闭信道，请阅读 这篇文章 。

在值上做 64 位原子操作时没有保证值地址 64 位对齐

到目前为止（Go 1.10），在标准的 Go 编译器中，在一个 64 位原子操作中涉及到的值的地址要求必须是 64 位对齐的。如果没有对齐则导致当前的协程异常。对于标准的 Go 编译器来说，这种失败仅发生在 32 位的架构上。请阅读 内存布局 去了解如何在一个 32 位操作系统上保证 64 位对齐。

没有注意到大量的资源被 time.After 函数调用占用

在 time 标准包中的 After 函数返回 一个延迟通知的信道 。这个函数在某些情况下用起来很便捷，但是，每次调用它将创建一个 time.Timer 类型的新值。这个新创建的 Timer 值在通过传递参数到 After 函数指定期间保持激活状态，如果在这个期间过多的调用了该函数，可能会有太多的 Timer 值保持激活，这将占用大量的内存和计算资源。

例如，如果调用了下列的 longRunning 函数，将在一分钟内产生大量的消息，然后在某些周期内将有大量的 Timer 值保持激活，即便是大量的这些 Timer 值已经没用了也是如此。

import (

"fmt"

"time"

)

// The function will return if a message arrival interval

// is larger than one minute.

func longRunning(messages

for {

select {

case

return

case msg :=

fmt.Println(msg)

}

}

}

为避免在上述代码中创建过多的 Timer 值，我们将使用一个单一的 Timer 值去完成同样的任务。

func longRunning(messages

timer := time.NewTimer(time.Minute)

defer timer.Stop()

for {

select {

case

return

case msg :=

fmt.Println(msg)

if !timer.Stop() {

}

}

// The above "if" block can also be put here.

timer.Reset(time.Minute)

}

}

不正确地使用 time.Timer 值

在最后，我们将展示一个符合语言使用习惯的 time.Timer 值的使用示例。需要注意的一个细节是，那个 Reset 方法总是在停止或者 time.Timer 值释放时被使用。

在 select 块的第一个 case 分支的结束部分，time.Timer 值被释放，因此，我们不需要去停止它。但是必须在第二个分支中停止定时器。如果在第二个分支中 if 代码块缺失，它可能至少在 Reset 方法调用时，会（通过 Go 运行时）发送到 timer.C 信道，并且那个 longRunning 函数可能会早于预期返回，对于 Reset 方法来说，它可能仅仅是重置内部定时器为 0，它将不会清理（耗尽）那个发送到 timer.C 信道的值。

例如，下面的程序很有可能在一秒内而不是十秒时退出。并且更重要的是，这个程序并不是 DRF 的（LCTT 译注：data race free，多线程程序的一种同步程度）。

package main

import (

"fmt"

"time"

)

func main() {

start := time.Now()

timer := time.NewTimer(time.Second/2)

select {

case

default:

time.Sleep(time.Second) // go here

}

timer.Reset(time.Second * 10)

fmt.Println(time.Since(start)) // 1.000188181s

}

当 time.Timer 的值不再被其它任何一个东西使用时，它的值可能被停留在一种非停止状态，但是，建议在结束时停止它。

在多个协程中如果不按建议使用 time.Timer 值并发，可能会有 bug 隐患。

我们不应该依赖一个 Reset 方法调用的返回值。Reset 方法返回值的存在仅仅是为了兼容性目的。

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via: https://go101.org/article/concurrent-common-mistakes.html

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