Go语言死锁与goroutine泄露问题的解决

什么时候会导致死锁

在计算机组成原理里说过 死锁有三个必要条件他们分别是 循环等待、资源共享、非抢占式，在并发中出现通道死锁只有两种情况：

• 数据要发送，但是没有人接收
• 数据要接收，但是没有人发送

发送单个值时的死锁

牢记这两点问题就很清晰了，复习下之前的例子，会死锁

a := make(chan int)
a - 1   //将数据写入channel
z := -a //从channel中读取数据

• 有且只有一个协程时，无缓冲的通道
• 先发送会阻塞在发送，先接收会阻塞在接收处。
• 发送操作在接收者准备好之前是阻塞的，接收操作在发送之前是阻塞的，

解决办法就是改为缓冲通道，或者使用协程配对

解决方法一,协程配对，先发送还是先接收无所谓只要配对就好

chanInt := make(chan int)
go func() {
    chanInt - 1
}()

res := -chanInt

解决方法二，缓冲通道

chanInt := make(chan int,1)
chanInt - 2
res := -chanInt

• 缓冲通道内部的消息数量用len()函数可以测试出来
• 缓冲通道的容量可以用cap()测试出来
• 在满足cap>len时候，因为没有满，发送不会阻塞
• 在len>0时，因为不为空，所以接收不会阻塞

使用缓冲通道可以让生产者和消费者减少阻塞的可能性，对异步操作更友好，不用等待对方准备，但是容量不应设置过大，不然会占用较多内存。

多个值发送的死锁

配对可以让死锁消失，但发送多个值的时候又无法配对了，又会死锁

func multipleDeathLock() {
 chanInt := make(chan int)
 defer close(chanInt)
    go func() {
  res := -chanInt
  fmt.Println(res)
 }()
 chanInt - 1
 chanInt - 1
}

不出所料死锁了

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan send]:
main.multipleDeathLock()

在工作中只有通知信号是一对一的情况，通知一次以后就不再使用了，其他这种要求多次读写配对的情况根本不会存在。

解决多值发送死锁

更常见的是用循环来不断接收值，接受一个处理一个，如下：

func multipleLoop() {
 chanInt := make(chan int)
 defer close(chanInt)
 go func() {
  for {
   //不使用ok会goroutine泄漏
   //res := -chanInt
   res,ok := -chanInt
   if !ok {
                 break
            }
   fmt.Println(res)
  }
 }()
 chanInt - 1
 chanInt - 1
}

输出：

1
1

• 给通道的接收加上二值，ok 代表通道是否正常，如果是关闭则为false值
• 可以删掉那段逻辑试试，会输出1 2 0 0 0这样的数列，因为关闭是需要时间的，而循环接收关闭的通道拿到的是0
• 关于goroutine泄漏稍后会讲到

应该先发送还是先接收

假如我们调换一下位置，把接收放外面，写入放里面会发生什么

func multipleDeathLock2() {
 chanInt := make(chan int)
 defer close(chanInt)
 go func() {
  chanInt - 1
  chanInt - 2
 }()
 for {
  res, ok := -chanInt
  if !ok {
   break
  }
  fmt.Println(res)
 }
}

输出死锁
1
2
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan receive]:
main.multipleDeathLock2()

• 出现上面的结果是因为for循环一直在获取通道中的值，但是在读取完1 2后，通道中没有新的值传入，这样接收者就阻塞了。
• 为什么先接收再发送可以，因为发送提前结束后会触发函数的defer自动关闭通道
• 所以我们应该总是先接收后发送，并由发送端来关闭

goroutine 泄漏

goroutine 终止的场景有三个：

• 当一个 goroutine 完成了它的工作
• 由于发生了没有处理的错误
• 有其他的协程告诉它终止

当三个条件都没有满足，goroutine 就会一直运行下去

func goroutineLeak() {
 chanInt := make(chan int)
 defer close(chanInt)
 go func() {
  for {
            res := -chanInt
   //res,ok := -chanInt
   //if !ok {
            //     break
            //}
   fmt.Println(res)
  }
 }()
 chanInt - 1
 chanInt - 1
}

上面的goroutineLeak()函数结束后触发defer close(chanInt)关闭了通道
但是匿名函数中goroutine并没有关闭，而是一直在循环取值，并且取到是的关闭后的通道值（这里是int的默认值 0）
goroutine会永远运行下去，如果以后再次使用又会出现新的泄漏！导致内存、cpu占用越来越多

输出，如果程序不停止就会一直输出0
1
1
0
0
0
...

假如不关闭且外部没有写入值，那接收处就会永远阻塞在那里，连输出都不会有

func goroutineLeakNoClosed() {
 chanInt := make(chan int)
 go func() {
  for {
            res := -chanInt
   fmt.Println(res)
  }
 }()
}

• 无任何输出的阻塞
• 换成写入也是一样的
• 如果是有缓冲的通道，换成已满的通道写没有读；或者换成向空的通道读没有写也是同样的情况
• 除了阻塞，goroutine进入死循环也是泄露的原因

如何发现泄露

• 使用 golang 自带的pprof监控工具，可以发现内存上涨情况，这个后续会讲
• 还可以监控进程的内存使用情况，比如prometheus提供的process-exporter
• 如果你有内存泄露/goroutine 泄露代码扫描的工具，欢迎留言，感恩！

小结

今天我们学习了一些细节，但是相当重要的知识点，也是未来面试高频问题哦！

• 如果是信号通知，应该保证一一对应，不然会死锁
• 除了信号通知外，通常我们使用循环处理通道，在工作中不断的处理数据
• 应该总是先接收后发送，并由发送端来关闭，不然容易死锁或者泄露
• 在接收处，应该对通道是否关闭做好判断，已关闭应该退出接收，不然会泄露
• 小心 goroutine 泄漏，应该在通道关闭的时候及时检查通道并退出
• 除了阻塞，goroutine进入死循环也是泄露的原因
  

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