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論Go語言中goroutine的使用

go中的goroutine是go語言在語言級別支援併發的一種特性。初接觸go的時候對go的goroutine的歡喜至極,實現併發簡便到簡直bt的地步。但是在專案過程中,越來越發現goroutine是一個很容易被大家濫用的東西。goroutine是一把雙面刃。這裡列舉一下goroutine使用的幾宗罪:

1 goroutine的指標傳遞是不安全的

非常符合邏輯的程式碼:

主routine開一個routine把request傳遞給saveRequestToRedis1,讓它把請求儲存到redis節點1中

同時開另一個routine把request傳遞給saveReuqestToRedis2,讓它把請求儲存到redis節點2中

然後主routine就進入迴圈(不結束程序)

問題現在來了,saveRequestToRedis1和saveReuqestToRedis2兩個函式其實不是我寫的,而是團隊另一個人寫的,我對其中的實現一無所知,也不想去仔細看內部的具體實現。但是根據函式名,我想當然地把request指標傳遞進入。

好了,實際上saveRequestToRedis1和saveRequestToRedis2 是這樣實現的:

這樣有什麼問題?saveRequestToRedis1和saveReuqestToRedis2兩個goroutine修改了同一個共享資料結構,但是由於routine的執行是無序的,因此我們無法保證request.ToUsers設定和redis.Save()是一個原子操作,這樣就會出現實際儲存redis的資料錯誤的bug。

好吧,你可以說這個saveRequestToRedis的函式實現的有問題,沒有考慮到會是使用go routine呼叫。請再想一想,這個saveRequestToRedis的具體實現是沒有任何問題的,它不應該考慮上層是怎麼使用它的。那就是我的goroutine的使用有問題,主routine在開一個routine的時候並沒有確認這個routine裡面的任何一句程式碼有沒有修改了主routine中的資料。對的,主routine確實需要考慮這個情況。但是按照這個思路,所以呢?主goroutine在啟用go routine的時候需要閱讀子routine中的每行程式碼來確定是否有修改共享資料??這在實際專案開發過程中是多麼降低開發速度的一件事情啊!

go語言使用goroutine是想減輕併發的開發壓力,卻不曾想是在另一方面增加了開發壓力。

上面說的那麼多,就是想得出一個結論:

gorotine的指標傳遞是不安全的!!

如果上一個例子還不夠隱蔽,這裡還有一個例子:

2 goroutine增加了函式的危險係數

這點其實也是源自於上面一點。上文說,往一個go函式中傳遞指標是不安全的。那麼換個角度想,你怎麼能保證你要呼叫的函式在函式實現內部不會使用go呢?如果不去看函式體內部具體實現,是沒有辦法確定的。

例如我們將上面的典型例子稍微改改

我勒個去啊,裡面起了一個goroutine,並修改了request指標指向的物件。這裡就產生了錯誤了。好吧,如果在呼叫函式的時候,不看函式內部的具體實現,這個問題就無法避免。所以說呢?所以說,從最壞的思考角度出發,每個呼叫函式理論上來說都是不安全的!試想一下,這個呼叫函式如果不是自己開發組的人編寫的,而是使用網路上的第三方開原始碼...確實無法想象找出這個bug要花費多少時間。

3 goroutine的濫用陷阱

看一下這個例子:

神奇啊,go無處不在,好像眨眨眼就在哪裡冒出來了。這就是go的濫用,到處都見到go,但是卻不是很明確,哪裡該用go?為什麼用go?goroutine確實會有效率的提升麼?

c語言的併發比go語言的併發複雜和繁瑣地多,因此我們在使用之前會深思,考慮使用併發獲得的好處和壞處。go呢?幾乎不。

處理方法

下面說幾個我處理這些問題的方法:

1 當啟動一個goroutine的時候,如果一個函式必須要傳遞一個指標,但是函式層級很深,在無法保證安全的情況下,傳遞這個指標指向物件的一個克隆,而不是直接傳遞指標

其實從效率角度考慮這樣確實會產生不必要的Clone的操作,耗費一定記憶體和CPU。但是在我看來,首先,為了安全性,這個嘗試是值得的。其次,如果專案對效率確實有很高的要求,那麼你不妨在開發階段遵照這個原則使用clone,然後在專案優化階段,作為一種優化手段,將不必要的Clone操作去掉。這樣就能在保證安全的前提下做到最好的優化。

2 什麼時候使用go的問題

有兩種思維邏輯會想到使用goroutine:

1 業務邏輯需要併發

比如一個伺服器,接收請求,阻塞式的方法是一個請求處理完成後,才開始第二個請求的處理。其實在設計的時候我們一定不會這麼做,我們會在一開始就已經想到使用併發來處理這個場景,每個請求啟動一個goroutine為它服務,這樣就達到了並行的效果。這種goroutine直接按照思維的邏輯來使用goroutine

2 效能優化需要併發

一個場景是這樣:需要給一批使用者傳送訊息,正常邏輯會使用

for _, user := range users {
	sendMessage(user)

}

但是在考慮到效能問題的時候,我們就不會這樣做,如果users的個數很大,比如有1000萬個使用者?我們就沒必要將1000萬個使用者放在一個routine中執行處理,考慮將1000萬用戶分成1000份,每份開一個goroutine,一個goroutine分發1萬個使用者,這樣在效率上會提升很多。這種是效能優化上對goroutine的需求

按照專案開發的流程角度來看。在專案開發階段,第一種思路的程式碼實現會直接影響到後續的開發實現,因此在專案開發階段應該馬上實現。但是第二種,專案中是由很多小角落是可以使用goroutine進行優化的,但是如果在開發階段對每個優化策略都考慮到,那一定會直接打亂你的開發思路,會讓你的開發週期延長,而且很容易埋下潛在的不安全程式碼。因此第二種情況在開發階段絕不應該直接使用goroutine,而該在專案優化階段以優化的思路對專案進行重構。

總結

總結下,文章寫了這麼多,並不是想讓你對goroutine的使用產生畏懼,而是想強調一個觀點:

goroutine的使用應該是保守型的。

在你敲下go這兩個字母之前請仔細思考是否應該使用goroutine這柄利刃。