golang函數並發控制中死鎖與飢餓的預防與解決

Go 中死鎖與飢餓：預防與解決死鎖：協程相互等待而無法進行的操作，使用 runtime.SetBlockProfileRate 函數偵測。預防死鎖：使用細粒度加鎖、逾時、無鎖定資料結構，防止死鎖。飢餓：協程持續無法取得資源，使用公平鎖防止飢餓。公平鎖實踐：創建公平鎖並等待協程嘗試獲取鎖的時間最長的優先獲取鎖。

Go 中函數並發控制中的死鎖和飢餓預防與解決

在Go 中使用並發時，死鎖和飢餓是很常見的錯誤，它們會導致應用程式表現出不可預測甚至令人困惑的行為。

死鎖

死鎖是指有多個協程互相等待，導致程式無法進行。它可以發生在兩個或多個協程試圖取得相同的鎖時。

飢餓

飢餓是指協程因某些因素持續無法取得資源而無法執行。它可以發生在協程被其他協程無限阻止時。

預防與解決

1. 使用死鎖偵測

sync/atomic 套件提供了runtime.SetBlockProfileRate 函數，它以一定的頻率將程式中的死鎖情況寫入記憶體。當偵測到死鎖時，可以使用 go tool trace 查看呼叫堆疊並確定死鎖的原因。

2. 細粒度加鎖

使用細粒度加鎖可以減少鎖定的競爭，這有助於預防死鎖。例如，不要一次鎖定整個結構，而只鎖定需要修改的欄位。

3. 使用逾時

為鎖定操作設定逾時可以防止協程無限等待。如果協程在指定的時間內無法獲得鎖，它可以採取其他操作或退出。

4. 無鎖定資料結構

對於低競爭場景，可以使用無鎖定資料結構，例如並發映射或無鎖定佇列，這些資料結構不需要顯式加鎖。

5. 公平鎖定

公平鎖定在釋放鎖定時，會優先等待最先嘗試取得鎖定的協程，這有助於防止飢餓。可以使用 sync.Mutex 類型建立一個公平鎖定。

實戰案例

以下範例展示如何使用公平鎖定來預防飢餓：

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()
}

在這種情況下，即使有些協程可能被其他協程阻塞，公平鎖也會確保每個協程最終都會獲得鎖。

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