論go語言中goroutine的使用

軒脈刃發表於2016-05-17
Go

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

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fun main() {
    request := request.NewRequest() //這裡的NewRequest()是傳遞迴一個type Request的指標
    go saveRequestToRedis1(request)
    go saveReuqestToRedis2(request)
     
    select{}
 
}

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（不結束程式）

 

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：

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func saveRequestToRedis1(request *Request){
     …
     request.ToUsers = []int{1,2,3} //這裡是一個賦值操作，修改了request指向的資料結構
     …
    redis.Save(request)
    return
}

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：

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fun (this *Request)SaveRedis() {
    redis1 := redis.NewRedisAddr("xxxxxx")
    redis2 := redis.NewRedisAddr("xxxxxx")
    go this.saveRequestToRedis(redis1)
    go this.saveRequestToRedis(redis2)
     
    select{}
}

很少人會考慮到this指標指向的物件是否會有問題，這裡的this指標傳遞給routine應該說是非常隱蔽的。

 

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

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func main() {
    request := request.NewRequest()
    saveRequestToRedis1(request)
    saveRequestToRedis2(request)
    select{}
}

這下我們沒有使用併發，就一定不會出現這問題了吧？追到函式裡面去，傻眼了：

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func saveReqeustToRedis1(request *Request) {
           …
            go func() {
          …
          request.ToUsers = []{1,2,3}
         ….
         redis.Save(request)
    }
}

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：

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func main() {
    go saveRequestToRedises(request)
}
 
func saveRequestToRedieses(request *Request) {
    for _, redis := range Redises {
        go redis.saveRequestToRedis(request)
    }
}
 
func saveRequestToRedis(request *Request) {
            ….
            go func() {
                     request.ToUsers = []{1,2,3}
                        …
                        redis.Save(request)
            }
 
}

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

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fun main() {
    request := request.NewRequest()
    go saveRequestToRedis1(request.Clone())
    go saveReuqestToRedis2(request.Clone())
     
    select{}
 
}

Clone函式需要另外寫。可以在結構體定義之後簡單跟上這個方法。比如：

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func (this *Request)Clone(){
    newRequest := NewRequst()
    newRequest.ToUsers = make([]int, len(this.ToUsers))
    copy(newRequest.ToUsers, this.ToUsers)
 
}

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

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for _, user := range users {
    sendMessage(user)
 
}
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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1000萬使用者分成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。

 

後續

在你看完這篇以後，也建議看看stevewang的這篇吧：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_9be3b8f10101dsr6.html


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