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怎么在Golang中防止 goroutine 泄露?很多新手對此不是很清楚,為了幫助大家解決這個難題,下面小編將為大家詳細(xì)講解,有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下,希望你能有所收獲。
package main import ( "fmt" "runtime" "time" ) func sayHello() { for { fmt.Println("Hello gorotine") time.Sleep(time.Second) } } func main() { defer func() { fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() go sayHello() fmt.Println("Hello main") }
對 Go 比較熟悉的話,很容易發(fā)現(xiàn)這段代碼的問題,sayHello 是個死循環(huán),沒有如何退出機(jī)制,因此也就沒有任何辦法釋放創(chuàng)建的 goroutine。我們通過在 main 函數(shù)最前面的 defer 實(shí)現(xiàn)在函數(shù)退出時打印當(dāng)前運(yùn)行中的 goroutine 數(shù)量,毫無意外,它的輸出如下:
the number of goroutines: 2
不過,因?yàn)樯厦娴某绦虿⒎浅qv,有泄露問題也不大,程序退出后系統(tǒng)會自動回收運(yùn)行時資源。但如果這段代碼在常駐服務(wù)中執(zhí)行,比如 http server,每接收到一個請求,便會啟動一次 sayHello,時間流逝,每次啟動的 goroutine 都得不到釋放,你的服務(wù)將會離奔潰越來越近。
這個例子比較簡單,我相信,對 Go 的并發(fā)稍微有點(diǎn)了解的朋友都不會犯這個錯。
泄露情況分類
前面介紹的例子由于在 goroutine 運(yùn)行死循環(huán)導(dǎo)致的泄露。接下來,我會按照并發(fā)的數(shù)據(jù)同步方式對泄露的各種情況進(jìn)行分析。簡單可歸于兩類,即:
channel 導(dǎo)致的泄露
傳統(tǒng)同步機(jī)制導(dǎo)致的泄露
傳統(tǒng)同步機(jī)制主要指面向共享內(nèi)存的同步機(jī)制,比如排它鎖、共享鎖等。這兩種情況導(dǎo)致的泄露還是比較常見的。go 由于 defer 的存在,第二類情況,一般情況下還是比較容易避免的。
chanel 引起的泄露
先說 channel,如果之前讀過官方的那篇并發(fā)的文章[1],翻譯版[2],你會發(fā)現(xiàn) channel 的使用,一個不小心就泄露了。我們來具體總結(jié)下那些情況下可能導(dǎo)致。
發(fā)送不接收
我們知道,發(fā)送者一般都會配有相應(yīng)的接收者。理想情況下,我們希望接收者總能接收完所有發(fā)送的數(shù)據(jù),這樣就不會有任何問題。但現(xiàn)實(shí)是,一旦接收者發(fā)生異常退出,停止繼續(xù)接收上游數(shù)據(jù),發(fā)送者就會被阻塞。這個情況在 前面說的文章[3] 中有非常細(xì)致的介紹。
示例代碼:
package main import "time" func gen(nums ...int) <-chan int { out := make(chan int) go func() { for _, n := range nums { out <- n } close(out) }() return out } func main() { defer func() { fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() // Set up the pipeline. out := gen(2, 3) for n := range out { fmt.Println(n) // 2 time.Sleep(5 * time.Second) // done thing, 可能異常中斷接收 if true { // if err != nil break } } }
例子中,發(fā)送者通過 out chan 向下游發(fā)送數(shù)據(jù),main 函數(shù)接收數(shù)據(jù),接收者通常會依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)做一些具體的處理,這里用 Sleep 代替。如果這期間發(fā)生異常,導(dǎo)致處理中斷,退出循環(huán)。gen 函數(shù)中啟動的 goroutine 并不會退出。
如何解決?
此處的主要問題在于,當(dāng)接收者停止工作,發(fā)送者并不知道,還在傻傻地向下游發(fā)送數(shù)據(jù)。故而,我們需要一種機(jī)制去通知發(fā)送者。我直接說答案吧,就不循漸進(jìn)了。Go 可以通過 channel 的關(guān)閉向所有的接收者發(fā)送廣播信息。
修改后的代碼:
package main import "time" func gen(done chan struct{}, nums ...int) <-chan int { out := make(chan int) go func() { defer close(out) for _, n := range nums { select { case out <- n: case <-done: return } } }() return out } func main() { defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() // Set up the pipeline. done := make(chan struct{}) defer close(done) out := gen(done, 2, 3) for n := range out { fmt.Println(n) // 2 time.Sleep(5 * time.Second) // done thing, 可能異常中斷接收 if true { // if err != nil break } } }
函數(shù) gen 中通過 select 實(shí)現(xiàn) 2 個 channel 的同時處理。當(dāng)異常發(fā)生時,將進(jìn)入 <-done 分支,實(shí)現(xiàn) goroutine 退出。這里為了演示效果,保證資源順利釋放,退出時等待了幾秒保證釋放完成。
執(zhí)行后的輸出如下:
the number of goroutines: 1
現(xiàn)在只有主 goroutine 存在。
接收不發(fā)送
發(fā)送不接收會導(dǎo)致發(fā)送者阻塞,反之,接收不發(fā)送也會導(dǎo)致接收者阻塞。直接看示例代碼,如下:
package main func main() { defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() var ch chan struct{} go func() { ch <- struct{}{} }() }
運(yùn)行結(jié)果顯示:
the number of goroutines: 2
當(dāng)然,我們正常不會遇到這么傻的情況發(fā)生,現(xiàn)實(shí)工作中的案例更多可能是發(fā)送已完成,但是發(fā)送者并沒有關(guān)閉 channel,接收者自然也無法知道發(fā)送完畢,阻塞因此就發(fā)生了。
解決方案是什么?那當(dāng)然就是,發(fā)送完成后一定要記得關(guān)閉 channel。
nil channel
向 nil channel 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都將會導(dǎo)致阻塞。這種情況可能在我們定義 channel 時忘記初始化的時候發(fā)生。
示例代碼:
func main() { defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() var ch chan int go func() { <-ch // ch<- }() }
兩種寫法:<-ch 和 ch<- 1,分別表示接收與發(fā)送,都將會導(dǎo)致阻塞。如果想實(shí)現(xiàn)阻塞,通過 nil channel 和 done channel 結(jié)合實(shí)現(xiàn)阻止 main 函數(shù)的退出,這或許是可以一試的方法。
func main() { defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() done := make(chan struct{}) var ch chan int go func() { defer close(done) }() select { case <-ch: case <-done: return } }
在 goroutine 執(zhí)行完成,檢測到 done 關(guān)閉,main 函數(shù)退出。
真實(shí)的場景
真實(shí)的場景肯定不會像案例中的簡單,可能涉及多階段 goroutine 之間的協(xié)作,某個 goroutine 可能即使接收者又是發(fā)送者。但歸根到底,無論什么使用模式。都是把基礎(chǔ)知識組織在一起的合理運(yùn)用。
傳統(tǒng)同步機(jī)制
雖然,一般推薦 Go 并發(fā)數(shù)據(jù)的傳遞,但有些場景下,顯然還是使用傳統(tǒng)同步機(jī)制更合適。Go 中提供傳統(tǒng)同步機(jī)制主要在 sync 和 atomic 兩個包。接下來,我主要介紹的是鎖和 WaitGroup 可能導(dǎo)致 goroutine 的泄露。
Mutex
和其他語言類似,Go 中存在兩種鎖,排它鎖和共享鎖,關(guān)于它們的使用就不作介紹了。我們以排它鎖為例進(jìn)行分析。
示例如下:
func main() { total := 0 defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("total: ", total) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() var mutex sync.Mutex for i := 0; i < 2; i++ { go func() { mutex.Lock() total += 1 }() } }
執(zhí)行結(jié)果如下:
total: 1
the number of goroutines: 2
這段代碼通過啟動兩個 goroutine 對 total 進(jìn)行加法操作,為防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭,對計算部分做了加鎖保護(hù),但并沒有及時的解鎖,導(dǎo)致 i = 1 的 goroutine 一直阻塞等待 i = 0 的 goroutine 釋放鎖??梢钥吹剑顺鰰r有 2 個 goroutine 存在,出現(xiàn)了泄露,total 的值為 1。
怎么解決?因?yàn)?Go 有 defer 的存在,這個問題還是非常容易解決的,只要記得在 Lock 的時候,記住 defer Unlock 即可。
示例如下:
mutex.Lock() defer mutext.Unlock()
其他的鎖與這里其實(shí)都是類似的。
WaitGroup
WaitGroup 和鎖有所差別,它類似 Linux 中的信號量,可以實(shí)現(xiàn)一組 goroutine 操作的等待。使用的時候,如果設(shè)置了錯誤的任務(wù)數(shù),也可能會導(dǎo)致阻塞,導(dǎo)致泄露發(fā)生。
一個例子,我們在開發(fā)一個后端接口時需要訪問多個數(shù)據(jù)表,由于數(shù)據(jù)間沒有依賴關(guān)系,我們可以并發(fā)訪問,示例如下:
package main import ( "fmt" "runtime" "sync" "time" ) func handle() { var wg sync.WaitGroup wg.Add(4) go func() { fmt.Println("訪問表1") wg.Done() }() go func() { fmt.Println("訪問表2") wg.Done() }() go func() { fmt.Println("訪問表3") wg.Done() }() wg.Wait() } func main() { defer func() { time.Sleep(time.Second) fmt.Println("the number of goroutines: ", runtime.NumGoroutine()) }() go handle() time.Sleep(time.Second) }
執(zhí)行結(jié)果如下:
the number of goroutines: 2
出現(xiàn)了泄露。再看代碼,它的開始部分定義了類型為 sync.WaitGroup
的變量 wg,設(shè)置并發(fā)任務(wù)數(shù)為 4,但是從例子中可以看出只有 3 個并發(fā)任務(wù)。故最后的 wg.Wait()
等待退出條件將永遠(yuǎn)無法滿足,handle 將會一直阻塞。
怎么防止這類情況發(fā)生?
我個人的建議是,盡量不要一次設(shè)置全部任務(wù)數(shù),即使數(shù)量非常明確的情況。因?yàn)樵陂_始多個并發(fā)任務(wù)之間或許也可能出現(xiàn)被阻斷的情況發(fā)生。最好是盡量在任務(wù)啟動時通過 wg.Add(1) 的方式增加。
示例如下:
... wg.Add(1) go func() { fmt.Println("訪問表1") wg.Done() }() wg.Add(1) go func() { fmt.Println("訪問表2") wg.Done() }() wg.Add(1) go func() { fmt.Println("訪問表3") wg.Done() }() ...
golang可以做服務(wù)器端開發(fā),但golang很適合做日志處理、數(shù)據(jù)打包、虛擬機(jī)處理、數(shù)據(jù)庫代理等工作。在網(wǎng)絡(luò)編程方面,它還廣泛應(yīng)用于web應(yīng)用、API應(yīng)用等領(lǐng)域。
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