同步(Synchronization)

紫若丹枫 · · 526 次点击 · · 开始浏览    
这是一个创建于 的文章,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。
  1. 初始化
    程序的初始化在一个独立的goroutine中执行。在初始化过程中创建的goroutine将在 第一个用于初始化goroutine执行完成后启动。
    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。
    程序的入口函数 main.main 则是在所有的 init 函数执行完成 之后启动。
    在任意init函数中新创建的goroutines,将在所有的init 函数完成后执行。
  2. goroutine的创建
    用于启动goroutine的go语句在goroutine之前运行。
    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)。

  3. Channel communication 管道通信
    用管道通信是两个goroutines之间同步的主要方法。在管道上执行的发送操作会关联到该管道的 接收操作,这通常对应goroutines。
    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:

    package main
    
    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)。


  4. 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。
    对于任何呼叫到一个sync.RWMutex变数l l.RLock,有一个n使得l.RLock第n个呼叫l.Unlock后发生(返回)和n +1'th之前的匹配l.RUnlock发生调用l.Lock。
    9.3.5. once
    包sync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 once sync.Once
    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:

package main

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。

这里用重复检测的方法来代替同步。在例子中,twoprint函数可能得到错误的值:

package main

import (
    "sync"
    "time"
)

var once sync.Once

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()
}

func main() {
    twoprint()
    time.Sleep(8000)
}

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,函数可能输出空的值(在2个goroutines中同时执行到测试语句)。

另一个错误陷阱是忙等待:

package main

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.

package main

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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本文来自:简书

感谢作者:紫若丹枫

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