go-圣经-笔记

2020-07-31

基于共享变量的并发-笔记

一、竞争条件

线性程序->顺序执行
并发条件下，函数依然可以正确工作=>函数并发安全
文档明确函数并发安全，才可以并发的访问它
并发无法工作
（1）死锁（deadlock）-> 干瞪眼，谁都不好过。
（2）活锁（livelock）->还活着，形成闭环，但没有什么进展。互相踢皮球，没有啥进展。
（3）饿死（resource starvation）->饭多,但是有些人没有分配到，永远处于等待，最后饿死。

数据竞争

两个以上的gorountine并发访问相同的变量，至少其中一个为写数据。
避免方法:
(1) 不要去写变量，在并发前完成初始化。
(2) 不允许多个gorountine同时访问变量，不要使用共享变量来通信，使用通信来共享数据。
(3) 互斥访问变量。

二、sync.Mutex互斥锁

二元信号量:只能为0和1。
临界区:在关锁和开锁之间形成读取安全的区域。
可重入锁：go没有可重入锁。入口函数锁了，被调用的函数里再次请求锁失败造成阻塞。
封装机制：在可导出的函数变量加锁，结构体不可导出可以不用加锁便可以被安全的访问。

三、sync.RWMutex读写锁

允许多个只读操作并发执行，但写操作会完全互斥。->“多读单写锁”(multiple reader,single writer)
go语言提供的多读单写锁sync.RWMutex

mu sync.RWMutex
mu.RLock()
defer mu.RUnlock()
return blance

blance变量可以被多个gorountine并发访问,但是写是互斥的。
**缺点:**RWMutex使用更加复杂的内部记录，比无竞争的Mutex慢一些。

四、内存同步

一个数据写入流程:cpu执行指令产生新数据->写入cpu缓存->写入主存。
不同的gorountine在读取共享变量的时候，都是从主存中读入数据。不加锁的变量在内存中的数据可能不一致。一个gorountine读取到的内存值可能不是另一个gorountine产生的最新数据。最新的数据还在另一个核中的缓存内，没有flush到主存中。
channel通信和互斥操作会使处理器将其缓存中的数据flush并commit。保证主存中的数据是最新的。

例子分析

var x,y int
go func(){
  x = 1
  fmt.Print("y:",y," ")
}()
go func(){
  y = 1
  fmt.Print("x:",x," ")
}()

数据的数据可能为:y:0 x:0
原因:
(1) 编译器优化:赋值和打印操作没有数据关联，编译器会让两条语句并发执行。先赋值还是先打印输出对于当前的gorountine执行结果是没有任何影响的。
(2) 缓存未更新:两个gorountine会运行在不同的核上，运行的最新结果(赋值的数据)还在cpu缓存中，未同步到主存里面。这时候另外一个gorountine从主存中获得的数据还是旧的数据

五、sync.Once惰性初始化

需求:
（1）需要相关变量的时候才去初始化。
（2）只初始化一次
问题:
当一个gorountine发现数据未初始化时，调用初始化函数。在该协程初始化的过程中，另外一个gorountine尝试获取数据，发现数据还没初始化，又一次的调用初始化函数。
解决办法:
（1）加互斥锁，保证初始化成功，不支持并发读。
（2）读取数据部分使用RWMuntex支持并发读，初始化使用互斥锁。读得到就读，读不到就只允许一个调用初始化函数。
（3）使用sync.Once->Do函数只会调用一次

例子


var mu sync.Once
var wg sync.WaitGroup
var config map[string]int
func initConfig(){
    fmt.Println("call initConfig function")
    // 加长初始化的时间
    time.Sleep(1*time.Second)
    config = map[string]int{
        "hello":1,
        "world":2,
    }
}
// 获得配置,
// 如果配置没有初始化，就调用初始化函数
func getConfigure(key string) int {
    v,ok := config[key]
    if !ok {
        initConfig()
        v = config[key]
    }
    return v
}

func main() {
    // 只初始化一次
    mu.Do(initConfig)
    wg.Add(1)
    go func() {
        fmt.Println(getConfigure("hello"))
        wg.Done()
    }()
    wg.Add(1)
    go func() {
        fmt.Println(getConfigure("world"))
        wg.Done()
    }()

    wg.Wait()
}

六、竞争条件检测

go build/run/test -race生成报告文档

gorountine和线程

上下文切换不同
调度器不同
动态栈