[编程技术] Golang append是并发安全的吗
作者:CC下载站 日期:2021-03-20 13:00:51 浏览:25 分类:编程开发
背景
最近开发的时候写了下面这段类似的代码。
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func TestAppend() (result []int) {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 100; i++ {
v := i
wg.Add(1)
go func() {
// other logic
result = append(result, v)
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
//fmt.Printf("%v\n", len(result))
return result
}
就像这样,然后顺利通过测试到达生产环境。然后就出问题了。
预期情况下,len(result) = 100, 但是大多数情况下,这个数据会<=100。因为append这个函数不是并发安全的。也就是不能在多个goroutine里面对同一个slice使用append进行追加。
那么问题出在哪呢?
我们都知道slice是对数组一个连续片段的引用,当slice长度增加的时候,可能底层的数组会被换掉。在换底层数组之前,切片同时被多个goroutine拿到,并执行append操作。那么很多goroutine的append结果会被覆盖,导致n个gouroutine append后,长度小于n。
你以为这是最坏的影响吗,并不是的。数据出bug了是小事,最坏的影响是直接服务直接panic
。
append咋还导致服务panic呢?且往下看。
原因分析
要分析这个原因,我们需要了解slice的底层结构。
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type slice struct {
array unsafe.Pointer
len int
cap int
}
可以看到,array是一个指向具体数组的指针,len是当前已经使用的长度,使用append的时候会再下一个位置填充数据并且把len加1。不加锁的情况下,由于操作并非原子的,可能两个goroutine同时往同一个位置写数据,就会导致数据覆盖。最终的长度小于实际期待的长度。
问题解决
有两种方案解决这个问题。
方案1
可以给append操作加锁,这样就会保证操作操作的原子性。不会被另一个goroutine打断。
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func TestAppendWithLock() (result []int) {
var wg sync.WaitGroup
var lock sync.Mutex
for i := 0; i < 100; i++ {
v := i
wg.Add(1)
go func() {
defer wg.Done()
lock.Lock()
result = append(result, v)
lock.Unlock()
}()
}
wg.Wait()
//fmt.Printf("%v\n", len(result))
return result
}
方案2
如果slice的长度固定的情况下。可以直接使用make初始化固定长度,并使用下标赋值。
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func TestSliceAppend() (result []int) {
var wg sync.WaitGroup
result = make([]int, 100)
for i := 0; i < 100; i++ {
wg.Add(1)
go func(index int) {
defer wg.Done()
result[index] = index
}(i)
}
wg.Wait()
//fmt.Printf("%v\n", len(result))
return result
}
panic原因
这个panic是概率性的,有非常小的概率会发生,但是在高并发场景下,是必定会发生的。
我们写个循环不停的执行并发append的函数:
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func TestAppend() (result []int) {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 100; i++ {
v := i
wg.Add(1)
go func() {
// other logic
result = append(result, v)
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
//fmt.Printf("%v\n", len(result))
return result
}
func main() {
for a := 0; a < 100000; a++ {
res := TestAppend()
println("len(res):", len(res))
}
}
使用循环不停的执行并发append操作。过一段时间你就会发现:
panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference
[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0x0 pc=0x108933f]
goroutine 9278997 [running]:
main.TestAppend.func1(0xc00020e050, 0xc0005da040, 0x3)
/Users/left_pocket/concurrency_append/main.go:20 +0x6f
created by main.TestAppend
/Users/left_pocket/concurrency_append/main.go:18 +0xa6
Process finished with exit code 2
的报错。 正是
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result = append(result, v)
这一行。
这个报错曾经导致生产环境的service偶尔crash,这个概率非常低。 我们使用*-race*的参数执行函数
go run -race main.go
可以看到DATA RACE
的报错。
==================
WARNING: DATA RACE
Read at 0x00c000100000 by goroutine 8:
runtime.growslice()
/Users/left_pocket/go1.14/src/runtime/slice.go:76 +0x0
main.TestAppend.func1()
/Users/left_pocket/src/github.com/left-pocket/go-practice/concurrency_append/main.go:20 +0x179
找到go语言库的代码。
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func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice { //line 76
}
发现了RACE CONDITION。 使用goland的debug模式继续分析。
发现是在growslice函数里面调用memmove的时候发生了panic。可以确认是在slice扩容的过程中panic。
也就是恰好在append扩容的时候,两个goroutine同时进行memmove。
可以在TestAppend里面加一行代码,预先分配容量,来间接验证是扩容会产生panic。
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func TestAppend() (result []int) {
var wg sync.WaitGroup
result = make([]int, 0, 100) //set capacity first, will not add capacity anymore
for i := 0; i < 100; i++ {
v := i
wg.Add(1)
go func() {
defer wg.Done()
result = append(result, v)
}()
}
wg.Wait()
return result
}
如果调用前初始化了capacity,就不会导致panic。
总结
Golang append并不是并发安全的,我相信使用过Golang的同学大部分都是知道的,但是他有概率会导致服务crash,这才是更大的风险。
<全文完>
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