golang函数并发控制中死锁与饥饿的预防与解决

go 中死锁和饥饿：预防与解决死锁：协程相互等待而无法进行的操作，使用 runtime.setblockprofilerate 函数检测。预防死锁：使用细粒度加锁、超时、无锁数据结构，防止死锁。饥饿：协程持续无法获得资源，使用公平锁防止饥饿。公平锁实践：创建公平锁并等待协程尝试获取锁的时间最长的优先获取锁。

Go 中函数并发控制中的死锁和饥饿预防与解决

在 Go 中使用并发时，死锁和饥饿是很常见的错误，它们会导致应用程序表现出不可预测甚至令人困惑的行为。

死锁

死锁是指有多个协程相互等待，导致程序无法进行。它可以发生在两个或多个协程试图获取相同的锁时。

饥饿

饥饿是指协程因某些因素持续无法获得资源而无法执行。它可以发生在协程被其他协程无限阻止时。

预防与解决

1. 使用死锁检测

sync/atomic 包提供了 runtime.SetBlockProfileRate 函数，它以一定的频率将程序中的死锁情况写入内存。当检测到死锁时，可以使用 go tool trace 查看调用堆栈并确定死锁的原因。

2. 细粒度加锁

使用细粒度加锁可以减少锁定的竞争，这有助于预防死锁。例如，不要一次锁定整个结构，而只锁定需要修改的字段。

3. 使用超时

为锁操作设置超时可以防止协程无限等待。如果协程在指定的时间内无法获得锁，它可以采取其他操作或退出。

4. 无锁数据结构

对于低竞争场景，可以使用无锁数据结构，例如并发映射或无锁队列，这些数据结构不需要显式加锁。

5. 公平锁

公平锁在释放锁时，会优先等待最先尝试获取锁的协程，这有助于防止饥饿。可以使用 sync.Mutex 类型创建一个公平锁。

实战案例

以下示例展示了如何使用公平锁来预防饥饿：

golang</a>;toolbar:false;'>import (
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    // 创建一个公平锁
    lock := &sync.Mutex{}

    // 创建 10 个协程，每个协程尝试获取锁
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(10)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func(i int) {
            defer wg.Done()

            // 尝试在 100 毫秒内获得锁
            if err := lock.Lock(100 * time.Millisecond); err != nil {
                // 超时，协程退出
                return
            }

            // 对共享资源进行操作

            // 释放锁
            lock.Unlock()
        }(i)
    }

    // 等待所有协程完成
    wg.Wait()
}

在这种情况下，即使有些协程可能被其他协程阻塞，公平锁也会确保每个协程最终都会获得锁。