在 Go 中写入“stdout”真的是线程安全的吗？

stdout 上的并发写入线程安全吗？

这个问题涉及并发写入标准输出（stdout）流的线程安全性去。具体来说，考虑以下代码：

<code class="go">package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strings"
)

func main() {
    x := strings.Repeat(" ", 1024)
    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"aa\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"bb\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"cc\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"dd\n")
        }
    }()

    <-make(chan bool)
}</code>

尽管没有任何明显的数据竞争，但关于此代码的线程安全性仍存在一些争论。为了澄清这个问题，让我们深入研究写入 stdout 的机制并检查建议和参考。

FMT 包和 IO.Writer

fmt 包函数，例如 fmt.Fprintf，接受实现 io.Writer 接口的参数。它们在内部调用此接口的 Write 方法。

操作系统和对 stdout 的并发访问

os.Stdout 是 io.Writer 接口的实现，它将输出定向到系统的标准输出。当多个 goroutine 并发写入 os.Stdout 时，该操作的实际语义将委托给底层操作系统。

在 POSIX 系统中，使用 write(2) 系统调用。 POSIX 指定并发 write(2) 调用对于常规文件和符号链接是原子的。但是，此保证不适用于其他文件类型或非 POSIX 系统。

Go 标准库和包装器

Go 标准库提供了用于写入的包装器文件描述符和套接字。这些包装器实现 io.Writer 接口，并且在 os.Stdout 的情况下，将操作重定向到相关的系统调用。

Go 运行时确保这些包装器对于并发访问在内部是安全的。然而，它们只是将写入转发到底层操作系统，因此并发语义最终由操作系统决定。

并发 stdout 写入的影响

• 并发调用 fmt.Fprintf 写入 os.Stdout 在 Go 运行时内并发使用是安全的。
• 输出的实际顺序可能是不确定的，取决于操作系统、Go 运行时、

建议

• 如果并发写入 stdout 的输出顺序至关重要，请考虑使用同步机制来强制执行特定的顺序
• 日志包提供了一个日志框架，其中包括通过可控时间戳和日志头将线程安全日志记录到 stdout（或其他目的地）。

参考文献

• POSIX write(2) 系统调用：https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/write.html
• Go 中的 io.Writer 接口： https://pkg.go.dev/io#Writer
• Go 中的 Fmt 包：https://pkg.go.dev/fmt
• Go 中的日志包：https:// pkg.go.dev/log

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