介紹

Go 的內(nèi)存模型是可以讓多個(gè) goroutine 共享數(shù)據(jù)的，但指定了條件，在這種條件下，保證一個(gè) goroutine 中可以讀取另一個(gè) goroutine 中寫入的變量值。

建議

程序中有多個(gè) goroutine 同時(shí)去更新數(shù)據(jù)時(shí)，必須用序列化的方式。比如用 channel 操作或 sync、sync/atomic 的同步原語(yǔ)。

意思是：需要同步的場(chǎng)景，使用顯式的同步！顯式的同步??！顯式的?。?！

Happens Before

Happens-before 是一個(gè)順序規(guī)范，準(zhǔn)確地說(shuō)是規(guī)定了部分順序，讓某些事件發(fā)生在另一些事件之前。

單個(gè) goroutine

在單個(gè) goroutine 中，讀和寫操作必須 表現(xiàn)得像 是他們是按程序的執(zhí)行順序進(jìn)行的。

也就是說(shuō)，實(shí)際上，在單個(gè) goroutine 中編譯器和執(zhí)行器會(huì)對(duì)讀操作和寫操作的順序進(jìn)行重排，但它保證了這個(gè)重排不會(huì)改變 語(yǔ)言規(guī)范 中所定義的行為。

由于重排，一個(gè) goroutine 觀察到的執(zhí)行順序可能與另一個(gè) goroutine 的不同。
比如，一個(gè) goroutine 執(zhí)行 a = 1; b = 2，那另一個(gè) goroutine 可能先觀察到 b == 2 而此時(shí) a != 1。如下測(cè)試代碼：

var count = new(uint64)

func main() {
    for i := 0; i < 1000000; i++ {
        test()
    }
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println(*count) // 輸出不為 0 
}
func test() {
    var a, b int
    go func() {
        A, B := a, b
        if B == 2 && A != 1 {
            atomic.AddUint64(count, 1)
        }
    }()
    go func() {
        a = 1
        b = 2
    }()
}

為了指定讀和寫的要求，我們?cè)?Go 中定義了 Happens before 的概念——Go 執(zhí)行內(nèi)存操作的部分順序。
如果事件 e1 在 e2 之前發(fā)生，我們可以說(shuō) e2 發(fā)生在 e1 之后。如果 e1 即不在 e2 之前發(fā)生也不在 e2 之后發(fā)生，我們稱為 e1 和 e2 是同時(shí)發(fā)生。

在單 goroutine 中，happens-before 順序就是程序語(yǔ)言所表達(dá)的順序。

當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，一個(gè)變量（v）的讀操作（r）允許觀察它的寫操作（w）：

• 讀不發(fā)生在寫之前；
• 在此寫操作之后或此讀之前沒(méi)有其他的寫操作（w'）發(fā)生。

為了保證上述讀操作（r）能觀察到上述的寫操作（w），即需要保證以下兩個(gè)條件：

• 寫發(fā)生在讀之前；
• 其他任何對(duì) v 的寫操作（w', w''...），或者發(fā)生在 w 之前，或者發(fā)生在 r 之后。

這兩個(gè)條件比上面的兩個(gè)條件更健壯。它要求了這里沒(méi)有其他的寫操作與這里的 r 和 w 并發(fā)。

在單協(xié)程中沒(méi)有并發(fā)，所以讀操作（r）總能觀察到最近一次寫操作（w）的值。

而在多協(xié)程中，我們就必須用同步事件來(lái)構(gòu)建 happens-before 條件來(lái)確保讀觀察到了期望的寫入。

對(duì)于一個(gè)變量初始化為它的零值時(shí)，表現(xiàn)為在內(nèi)存模型中的一個(gè)寫操作。
對(duì)一個(gè)大于 單機(jī)器字 的讀和寫操作表現(xiàn)為對(duì)一個(gè)未指明順序的 多機(jī)器字大小（multiple machine-word-sized）的操作。

同步（Synchronization）

初始化（Initialization）

• 程序初始會(huì)運(yùn)行一個(gè)單協(xié)程，但這個(gè)協(xié)程可能會(huì)創(chuàng)建并發(fā)執(zhí)行的其他協(xié)程。
• 如果 p 包引入了 q 包，那 q 的 init() 函數(shù)發(fā)生在 p 的任何操作之前（包括 p 的 init()）。
• main.main()（main 包下的 main()）發(fā)生在所有的 init() 函數(shù)之后。

協(xié)程的創(chuàng)建

• go 命令開(kāi)啟一個(gè) go 協(xié)程發(fā)生在此 go 協(xié)程執(zhí)行之前。（即：先創(chuàng)建再執(zhí)行。這句話的意思是說(shuō) go 協(xié)程創(chuàng)建之前的語(yǔ)句和這個(gè) go 協(xié)程沒(méi)有并發(fā)問(wèn)題）

協(xié)程的銷毀

• 協(xié)程的退出不保證發(fā)生在程序的任何事情之前。（有點(diǎn)拗口，就是指協(xié)程的執(zhí)行時(shí)間和退出正常情況下完全獨(dú)立，沒(méi)有任何時(shí)間保證）

（我們初學(xué)協(xié)程時(shí)，常常會(huì)寫 main 函數(shù)的最后一句創(chuàng)建 go 協(xié)程，結(jié)果導(dǎo)致主程序結(jié)束了協(xié)程還沒(méi)執(zhí)行。就是這個(gè)意思）

確保并發(fā)下同步的三種方式

用 channel

• 向 channel 中寫數(shù)據(jù)發(fā)生在 對(duì)應(yīng) 的讀操作之前（即讀時(shí)保證先完成寫操作）；
• channel 的關(guān)閉操作發(fā)生在讀操作之前，由于通道關(guān)閉，返回它對(duì)應(yīng)類型的零值；
• 從無(wú)緩沖的 channel 中讀操作，發(fā)生在向此 channel 的寫完成之前；

用鎖

sync 包提供了兩種鎖 sync.Mutex 和 sync.RWMutex

• Lock() 之后，并發(fā)協(xié)程中的 Unlock() 一定發(fā)生在其他協(xié)程 Lock() 之前

用 Once

var once sync.Once
...
func doprint() {
    once.Do(setup)
    print(setup)
}

• Once 保證了 once.Do() 只執(zhí)行一次

總結(jié)

這里注意的內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)：

• Go 的 goroutine 是共享內(nèi)存的；
• Happends-before 原則；
• 編譯器和執(zhí)行器會(huì)對(duì)編碼的執(zhí)行順序進(jìn)行重排，但在單協(xié)程中對(duì)外表現(xiàn)一致；
• 學(xué)會(huì)用幾種方式保證協(xié)程中讀寫的順序（與自己期望的一致）；
• 使用顯示的同步做同步！??！

不正確的同步：

var a string
var done bool

func setup() {
    a = "hello, world" // 
    done = true        // 由于這兩個(gè)的賦值操作不一定那個(gè)先
}

func main() {
    go setup()
    for !done {
    }
    print(a)
}

附：

• 官方文檔地址The Go Membery Model