Go 调度器奇偶行为探究：并发程序中的非确定性与同步机制

本文深入探讨了 Go 语言并发程序中一个有趣的现象：当循环次数为奇数时，程序能够完整输出所有数值；而当循环次数为偶数时，最后一个数值却丢失。通过分析代码示例和调度器行为，揭示了并发程序中非确定性的本质，并强调了使用同步机制确保 Goroutine 完成的重要性。文章将帮助读者理解 Go 调度器的工作方式，并掌握编写可靠并发程序的关键技巧。

在 Go 语言中，并发编程是一项强大的特性，它允许程序同时执行多个任务。然而，并发也引入了非确定性，这意味着程序的行为可能因运行环境、调度器的决策等因素而异。本文将通过一个具体的例子，深入探讨 Go 调度器在并发程序中的行为，并解释为何循环次数的奇偶性会影响程序的输出结果。

问题描述

考虑以下 Go 代码：

package main

import "runtime"

func main() {
    c2 := make(chan int)

    go func() {
        for v := range c2 {
            println("c2 =", v, "numof routines:", runtime.NumGoroutine())
        }
    }()

    for i := 1; i <= 10001; i++ {
        c2 <- i
        // runtime.Gosched()
    }
}

这段代码创建了一个 Goroutine，它从通道 c2 中接收整数并打印。主 Goroutine 向 c2 发送从 1 到 10001（或 10000）的整数。

令人惊讶的是，当循环次数为奇数（例如 10001）时，程序能够完整输出所有数值。但是，当循环次数为偶数（例如 10000）时，程序会丢失最后一个数值。

原因分析：调度器的非确定性

这种现象的根本原因是 Go 调度器的非确定性。当 main 函数返回时，程序会终止，而不会等待任何 Goroutine 完成。因此，Goroutine 是否能在 main 函数返回之前完成所有工作，取决于调度器的调度策略以及一些外部因素。

循环次数的奇偶性可能只是影响调度的一个因素。当循环次数为偶数时，可能由于某种巧合，调度器在 Goroutine 处理完所有数据之前就切换回了 main Goroutine，导致 main 函数提前返回，从而导致最后一个数值丢失。

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解决方案：使用同步机制

为了确保 Goroutine 在 main 函数返回之前完成所有工作，我们需要使用同步机制。Go 提供了多种同步机制，例如 sync.WaitGroup。

以下是如何使用 sync.WaitGroup 修改代码以确保所有数值都被处理：

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "sync"
)

func main() {
    c2 := make(chan int)
    var wg sync.WaitGroup

    wg.Add(1) // 增加计数器，表示有一个 Goroutine 需要等待

    go func() {
        defer wg.Done() // Goroutine 完成时减少计数器
        for v := range c2 {
            fmt.Println("c2 =", v, "numof routines:", runtime.NumGoroutine())
        }
    }()

    for i := 1; i <= 10000; i++ {
        c2 <- i
        // runtime.Gosched()
    }
    close(c2) // 关闭通道，通知 Goroutine 没有更多数据了

    wg.Wait() // 等待计数器归零，表示所有 Goroutine 都已完成
}

在这个修改后的代码中，我们使用 sync.WaitGroup 来等待 Goroutine 完成。

1. wg.Add(1) 增加计数器，表示有一个 Goroutine 需要等待。
2. defer wg.Done() 在 Goroutine 完成时减少计数器。
3. close(c2) 关闭通道，通知 Goroutine 没有更多数据了。这是很关键的一步，否则goroutine会一直阻塞等待通道的数据。
4. wg.Wait() 等待计数器归零，表示所有 Goroutine 都已完成。

通过使用 sync.WaitGroup，我们可以确保 main 函数在所有 Goroutine 完成工作后才返回，从而避免了数据丢失的问题。

总结

Go 调度器的非确定性是并发编程中需要注意的一个重要问题。为了编写可靠的并发程序，我们需要使用适当的同步机制来确保 Goroutine 在程序退出之前完成所有工作。sync.WaitGroup 是一个常用的同步机制，可以用于等待一组 Goroutine 完成。此外，使用 close 关闭channel也是通知goroutine不再有数据输入的重要手段。理解这些概念并正确应用它们，可以帮助我们编写出更加健壮和可靠的 Go 并发程序。

以上就是Go 调度器奇偶行为探究：并发程序中的非确定性与同步机制的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！