转自 : http://www.cnblogs.com/sevenyuan/archive/2013/04/18/3029388.html
Happens Before
对于一个goroutine来说,虽然指令会被编译器乱序重排,但它其中变量的读, 写操作执行表现必须和从所写的代码得出的预期是一致的。但是在两个不同的goroutine对相同变量操作时, 可能因为指令重排导致不同的goroutine对变量的操作顺序的认识变得不一致。为了解决这种二义性问题,Go语言中引进一个happens before的概念,它用于描述对内存操作的先后顺序问题。如果事件e1 happens before 事件 e2,事件e2 happens after e1。如果,事件e1 does not happen before 事件 e2,并且 does not happen after e2,事件e1和e2同时发生。
对于一个单一的goroutine,happens before 的顺序和代码的顺序是一致的。
为了保证读事件r可以感知对变量v的写事件,我们首先要确保w是变量v的唯一的写事件。同时还要满足以下条件:
- “写事件w” happens before “读事件r”。
- 其他对变量v的访问必须 happens before “写事件w” 或者 happens after “读事件r”。
第二组条件比第一组条件更加严格。因为,它要求在w和 r并行执行的程序中不能再有其他的读操作。对于在单一的goroutine中两组条件是等价的,读事件可以确保感知到对变量的写事件。但是,对于在 两个goroutines共享变量v,我们必须通过同步事件来保证 happens-before 条件 (这是读事件感知写事件的必要条件)。
同步(Synchronization)
初始化
程序的初始化在一个独立的goroutine中执行。初始化goroutine执行完成后,启动过程中建立的其他goroutine会自动启动。
然后会执行init初始化函数。如果包p导入了包q,包q的init初始化函数将在包p的初始化之前执行。init中创建的goroutine会在init结束后执行。
init结束后,程序的入口函数 main.main 启动。
Goroutine的创建
例如,下面的程序:
var a string; func f() { print(a); } func hello() { a = "hello, world"; go f(); }
调用hello函数,会在某个时刻打印“hello, world”(有可能是在hello函数返回之后)。
Channel communication 管道通信
用管道通信是两个goroutines之间同步的主要方法。通常的用法是不同的goroutines对同一个管道进行读写操作,一个goroutines写入到管道中,另一个goroutines从管道中读数据。
管道上的发送操作发生在管道的接收完成之前(happens before)。
例如这个程序:
var c = make(chan int, 10) var a string func f() { a = "hello, world"; c <- 0; } func main() { go f(); <-c; print(a); }
可以确保会输出"hello, world"。因为,a的赋值发生在向管道 c发送数据之前,而管道的发送操作在管道接收完成之前发生。因此,在print 的时候,a已经被赋值。
从一个unbuffered管道接收数据在向管道发送数据完成之前发送。
下面的是示例程序:
var c = make(chan int) var a string func f() { a = "hello, world"; <-c; } func main() { go f(); c <- 0; print(a); }
同样可以确保输出“hello, world”。因为,a的赋值在从管道接收数据 前发生,而从管道接收数据操作在向unbuffered 管道发送完成之前发生。所以,在print 的时候,a已经被赋值。如果用的是缓冲管道(如 c = make(chan int, 1) ),将不能保证输出 “hello, world”结果(可能会是空字符串,但肯定不会是他未知的字符串, 或导致程序崩溃)。
锁
包sync实现了两种类型的锁: sync.Mutex 和 sync.RWMutex。
对于任意 sync.Mutex 或 sync.RWMutex 变量l。 如果 n < m ,那么第n次 l.Unlock() 调用在第 m次 l.Lock()调用返回前发生。
例如程序:
var l sync.Mutex var a string func f() { a = "hello, world"; l.Unlock(); } func main() { l.Lock(); go f(); l.Lock(); print(a); }
可以确保输出“hello, world”结果。因为,第一次 l.Unlock() 调用(在f函数中)在第二次 l.Lock() 调用(在main 函数中)返回之前发生,也就是在 print 函数调用之前发生。
For any call to l.RLock on a sync.RWMutex variable l, there is an n such that the l.RLock happens (returns) after the n'th call to l.Unlock and the matching l.RUnlock happens before the n+1'th call to l.Lock.
Once
包once提供了一个在多个goroutines中进行初始化的方法。多个goroutines可以 通过 once.Do(f) 方式调用f函数。但是,f函数 只会被执行一次,其他的调用将被阻塞直到唯一执行的f()返回。once.Do(f) 中唯一执行的f()发生在所有的 once.Do(f) 返回之前。
有代码:
var a string func setup() { a = "hello, world"; } func doprint() { once.Do(setup); print(a); } func twoprint() { go doprint(); go doprint(); }
调用twoprint会输出“hello, world”两次。第一次twoprint 函数会运行setup唯一一次。
错误的同步方式
注意:变量读操作虽然可以侦测到变量的写操作,但是并不能保证对变量的读操作就一定发生在写操作之后。
例如:
var a, b int func f() { a = 1; b = 2; } func g() { print(b); print(a); } func main() { go f(); g(); }
函数g可能输出2,也可能输出0。
这种情形使得我们必须回避一些看似合理的用法。
这里用Double-checked locking的方法来代替同步。在例子中,twoprint函数可能得到错误的值:
var a string var done bool func setup() { a = "hello, world"; done = true; } func doprint() { if !done { once.Do(setup); } print(a); } func twoprint() { go doprint(); go doprint(); }
在doprint函数中,写done暗示已经给a赋值了,但是没有办法给出保证这一点,所以函数可能输出空的值。
另一个错误陷阱是忙等待:
var a string var done bool func setup() { a = "hello, world"; done = true; } func main() { go setup(); for !done { } print(a); }
我们没有办法保证在main中看到了done值被修改的同时也 能看到a被修改,因此程序可能输出空字符串。更坏的结果是,main 函数可能永远不知道done被修改,因为在两个线程之间没有同步操作,这样main 函数永远不能返回。
下面的用法本质上也是同样的问题.
type T struct { msg string; } var g *T func setup() { t := new(T); t.msg = "hello, world"; g = t; } func main() { go setup(); for g == nil { } print(g.msg); }
即使main观察到了 g != nil 条件并且退出了循环,但是任何然 不能保证它看到了g.msg的初始化之后的结果。
在这些例子中,只有一种解决方法:用显示的同步。
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