Golang 中的 slice 为什么是并发不安全的？

Golang 中的 slice 为什么是并发不安全的？

一、并发不安全的

  在Go语言中，slice是并发不安全的，主要有以下两个原因：数据竞争、内存重分配。

  数据竞争：slice底层的结构体包含一个指向底层数组的指针和该数组的长度，当多个协程并发访问同一个slice时，有可能会出现数据竞争的问题。例如，一个协程在修改slice的长度，而另一个协程同时在读取或修改slice的内容。

  内存重分配：在向slice中追加元素时，可能会触发slice的扩容操作，在这个过程中，如果有其他协程访问了slice，就会导致指向底层数组的指针出现异常。

二、并发场景

  多个协程同时向 slice 追加元素，会有一部分元素被追加到了旧的底层数组里，最终 slice 的长度小于目标值。

func main() {
	a := make([]int, 0)
	for i := 0; i < 10000; i++ {
		go func(i int) {
			a = append(a, i)
		}(i)
	}
	fmt.Println(len(a)) // 9015 < 10000
}

三、实现 slice 并发安全

  要实现 slice 并发安全，有两种方法：加互斥锁、使用channel串行化操作。

方式一：使用互斥锁 sync.Mutex

  追加元素之前调用 Lock() 函数加锁，追加完后，调用 Unlock() 解锁。

func main() {
	var lock sync.Mutex //互斥锁
	a := make([]int, 0)
	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < 10000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func(i int) {
			defer wg.Done()
			lock.Lock()
			defer lock.Unlock()
			a = append(a, i)
		}(i)
	}
	wg.Wait()
	fmt.Println(len(a))
	// equal 10000
}

最终 slice 的长度等于目标值。

方式二：使用channel串行化操作

  生产者生产元素，发送到通道中，消费者从通道中接收元素，追加到 slice 中。使用无缓冲通道，接收方、发送方必须同时存在，负责任意一方都会阻塞。

func main() {
	buffer := make(chan int)
	a := make([]int, 0)
	// 消费者
	go func() {
		for v := range buffer {
			a = append(a, v)
		}
	}()
	// 生产者
	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < 10000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func(i int) {
			defer wg.Done()
			buffer <- i
		}(i)
	}
	wg.Wait()
	fmt.Println(len(a))
	// equal 10000
}

最终 slice 的长度等于目标值。

两种方式的比较

  加互斥锁适合于对性能要求不高的场景，毕竟锁的粒度太大，这种方式属于通过共享内存来实现通信。channle 适合于对性能要求大的场景，channle 就是专用于 goroutine 间通信的，这种方式属于通过通信来实现共享内存。