1、Golang中死锁的触发条件

1.1 书上关于死锁的四个必要条件的讲解

发生死锁时,线程永远不能完成,系统资源被阻碍使用,以致于阻止了其他作业开始执行。在讨论处理死锁问题的各种方法之前,我们首先深入讨论一下死锁特点。

必要条件:

如果在一个系统中以下四个条件同时成立,那么就能引起死锁:

  1. 互斥:至少有一个资源必须处于非共享模式,即一次只有一个线程可使用。如果另一线程申请该资源,那么申请线程应等到该资源释放为止。
  2. 占有并等待:—个线程应占有至少一个资源,并等待另一个资源,而该资源为其他线程所占有。
  3. 非抢占:资源不能被抢占,即资源只能被线程在完成任务后自愿释放。
  4. 循环等待:有一组等待线程 {P0,P1,…,Pn},P0 等待的资源为 P1 占有,P1 等待的资源为 P2 占有,……,Pn-1 等待的资源为 Pn 占有,Pn 等待的资源为 P0 占有。

我们强调所有四个条件必须同时成立才会出现死锁。循环等待条件意味着占有并等待条件,这样四个条件并不完全独立。

图示例:

线程1、线程2都尝试获取对方未释放的资源,从而会一直阻塞,导致死锁发生。

1.2 Golang 死锁的触发条件

看完了书上关于死锁的介绍,感觉挺清晰的,但是实际上到了使用或者看代码时,自己去判断是否会发生死锁却是模模糊糊的,难以准确判断出来。所以特意去网上找了些资料学习,特此记录。

golang中死锁的触发条件:

死锁是当 Goroutine 被阻塞而无法解除阻塞时产生的一种状态。注意:for 死循环不能算在这里,虽然空for循环是实现了阻塞的效果,但是实际上goroutine是处于运行状态的。

1.3 golang 中阻塞的场景

1.3.1 sync.Mutex、sync.RWMutex

golang中的锁是不可重入锁,对已经上了锁的写锁,再次申请锁是会报死锁。上了读锁的锁,再次申请写锁会报死锁,而申请读锁不会报错。

写写冲突,读写冲突,读读不冲突。

func main() {
var lock sync.Mutex
lock.Lock()
lock.Lock()
}
//报死锁错误
func main() {
var lock sync.RWMutex
lock.RLock()
lock.Lock()
}
//报死锁错误
func main() {
var lock sync.RWMutex
lock.RLock()
lock.RLock()
}
//正常执行
1.3.2 sync.WaitGroup

一个不会减少的 WaitGroup 会永久阻塞。

func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
wg.Wait()
//报死锁错误
}
1.3.3 空 select

空 select 会一直阻塞。

package main

func main() {
select { }
}
//报死锁错误
1.3.4 channel

为 nil 的channel 发送、接受数据都会阻塞。

func main() {
var ch chan struct{}
ch <- struct{}{}
}
//报死锁错误

无缓冲的channel 发送、接受数据都会阻塞。

func main() {
ch := make(chan struct{})
<- ch
}
//报死锁错误

channel 缓冲区满了的,继续发送数据会阻塞。

2、死锁案例讲解

2.1 案例一:空 select{}

package main

func main() {
select { }
}

以上面为例子,select 语句会 造成 当前 goroutine 阻塞,但是却无法解除阻塞,所以会导致死锁。

2.2 案例二:从无缓冲的channel接受、发送数据

func main() {
ch := make(chan struct{})
//ch <- struct{}{} //发送
<- ch //接受
fmt.Println("main over!")
}

发生原因:

上面创建了一个 名为:ch 的channel,没有缓冲空间。当向无缓存空间的channel 发送或者接受数据时,都会阻塞,但是却无法解除阻塞,所以会导致死锁。

解决方案:边接受边读取

package main

// 方式1
func recv(c chan int) {
ret := <-c
fmt.Println("接收成功", ret)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go recv(ch) // 启用goroutine从通道接收值
ch <- 10
fmt.Println("发送成功")
} // 方式2
func main() {
ch := make(chan int,1)
ch<-1
println(<-ch)
}

2.3 案例三:从空的channel中读取数据

package main

import (
"fmt"
"time"
) func request(index int,ch chan<- string) {
time.Sleep(time.Duration(index)*time.Second)
s := fmt.Sprintf("编号%d完成",index)
ch <- s
} func main() {
ch := make(chan string, 10)
fmt.Println(ch,len(ch)) for i := 0; i < 4; i++ {
go request(i, ch)
} for ret := range ch{ //当 ch 中没有数据的时候,for range ch 会发生阻塞,但是无法解除阻塞,发生死锁
fmt.Println(len(ch))
fmt.Println(ret)
}
}

发生原因:

当 ch 中没有数据的时候,就是从空的channel中接受数据,for range ch 会发生阻塞,但是无法解除阻塞,发生死锁。

解决办法:当数据发送完了过后,close channel

package main

import (
"fmt"
"sync"
"time"
) var wg sync.WaitGroup func request(index int,ch chan<- string) {
time.Sleep(time.Duration(index)*time.Second)
s := fmt.Sprintf("编号%d完成",index)
ch <- s wg.Done()
} func main() {
ch := make(chan string, 10)
for i := 0; i < 4; i++ {
wg.Add(1)
go request(i, ch)
} go func() {
wg.Wait()
close(ch)
}() LOOP:
for {
select {
case i,ok := <-ch: // select会一直等待,直到某个case的通信操作完成时,就会执行case分支对应的语句
if !ok {
break LOOP
}
println(i)
default:
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("无数据")
}
}
}

2.4 案例四:给满了的channel发送数据

func main() {
ch := make(chan struct{}, 3) for i := 0; i < 4; i++ {
ch <- struct{}{}
}
}

发生原因:

ch 是一个带缓冲的channel,但是只能缓冲三个struct,当channel满了过后,继续往channel发送数据会阻塞,但是无法解除阻塞,发生死锁。

解决办法:读取channel中的数据

package main

import (
"fmt"
"sync"
"time"
) var wg sync.WaitGroup func main() {
ch := make(chan struct{}, 3) go func() { for {
select {
case i, ok := <- ch:
wg.Done()
fmt.Println(i)
if !ok {
return
}
}
}
}() for i := 0; i < 4; i++ {
wg.Add(1)
ch <- struct{}{}
} wg.Wait()
}

3、总结

最重要的是记住golang中死锁的触发条件:当 goroutine 发生阻塞,但是无法解除阻塞状态时,就会发生死锁。然后在使用或者阅读代码时,再根据具体情况进行分析。

channel异常情况总结:

注意:对已经关闭的channel再次关闭,也会发生panic。

以上就是我对死锁的思考,有不对的地方恳请指出,谢谢。

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