【Go】goroutine并发常见的变量覆盖案例

落日映苍穹つ 2024-04-17 11:21 69阅读 0赞

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越过山丘  
遇见六十岁的我  
拄着一根白手杖  
在听鸟儿歌唱  
我问他幸福与否  
他笑着摆了摆手  
在他身边围绕着一群  
当年流放归来的朋友  
他说你不必挽留  
爱是一个人的等候  
等到房顶开出了花  
这里就是天下  
总有人幸福白头  
总有人哭着分手  
无论相遇还是不相遇  
都是献给岁月的序曲  
? 杨宗纬《越过山丘》

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在 Go 语言中，一个常见的变量覆盖案例涉及到闭包和并发。当你在一个循环中启动多个并发的 goroutine，并且这些 goroutine 引用了循环的迭代变量时，就有可能发生覆盖。这是因为闭包中的变量是通过`引用捕获`的，而不是通过值。如果闭包在下一次迭代之前没有执行，那么它使用的变量值可能就是迭代变量的最新值。  
下面是一个简单的示例，说明了如何在 Go 语言中发生这种覆盖：

package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"sync"
    	"time"
    )
    
    func main() {
        
    	var wg sync.WaitGroup
    	for i := 0; i < 5; i++ {
        
    		wg.Add(1)
    		go func() {
        
    			fmt.Println(i) // 此处的 i 可能在 goroutine 执行时被覆盖
    			wg.Done()
    		}()
    	}
    	// 给 goroutines 时间启动
    	time.Sleep(time.Second)
    	wg.Wait()
    }

在上面的代码中，我们启动了 5 个 goroutine，每个都打印变量 i 的值。但是，因为这些 goroutine 可能在 for 循环结束后才开始执行，所以它们都可能打印出同一个数字（通常是最后一个迭代的数字，即 4），而不是每个 goroutine 打印出其对应迭代的数字。

在 Go 中，goroutine 是并发执行的，这意味着它们是在程序的其他部分独立运行的轻量级线程。当你在 for 循环中使用 go 关键字启动一个 goroutine 时，Go 会计划在未来的某个时间点运行这个 goroutine。这个确切的时间点是由 Go 运行时的调度器决定的，它处理所有的并发任务并决定它们的执行顺序。

由于 goroutine 的启动是非阻塞的，for 循环并不会等待每个 goroutine 启动或完成。循环会立即继续执行，进入下一次迭代，最终在所有 goroutine 都被计划后很快完成。

因此，如果 goroutine 内部使用了循环变量，例如上面例子中的 i，并且 goroutine 的执行被推迟到循环完成之后，所有的 goroutine 可能会看到 i 的最终值，因为它们都`引用`了同一个变量 i。

在实践中，这意味着在循环完成之前，goroutine 可能没有机会开始执行。特别是在循环迅速执行并且没有显式的同步机制（如 sync.WaitGroup）来等待每个 goroutine 的完成的情况下，很可能所有 goroutine 都将在循环结束后才开始执行。

在处理 goroutine 和循环变量时，最佳实践是将每次迭代的变量值传递给 goroutine，以避免意外捕获循环变量的最终值。这可以通过将迭代变量作为参数传递给 goroutine 的匿名函数来实现，从而为每个 goroutine 创建一个变量的副本。这样，即使 goroutine 在循环结束后开始执行，它也将具有正确的迭代值。

为了避免这个问题，你可以在每次迭代中创建一个循环作用域内的变量副本，并将其传递给闭包：

package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"sync"
    	"time"
    )
    
    func main() {
        
    	var wg sync.WaitGroup
    	for i := 0; i < 5; i++ {
        
    		wg.Add(1)
    		go func(localI int) {
         // 使用局部变量 localI
    			fmt.Println(localI) // 打印局部变量，而不是循环变量 i
    			wg.Done()
    		}(i) // 传递当前迭代的 i 的值
    	}
    	// 给 goroutines 时间启动
    	time.Sleep(time.Second)
    	wg.Wait()
    }

这个修改后的版本为每个迭代创建了一个 `localI` 变量的副本，并将其传递给每个 goroutine。这样，每个 goroutine 有它自己的 localI 副本，而且不会被其他迭代覆盖。