Question

我有一个任务可以模拟Go中的比赛条件。但是，我遇到了一个无法解释的案例。下面的代码段

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var value, totalOps, totalIncOps, totalDecOps int

func main() {
    fmt.Println("Total value: ", simulateRacing(10000))
    fmt.Print("Total iterations: ", totalOps)
    fmt.Print(" of it, increments: ", totalIncOps)
    fmt.Print(", decrements: ", totalDecOps)
}

// Function to simulate racing condition
func simulateRacing(iterationsNumber int) int {
    value = 0
    // Define WaitGroup
    var waitGroup sync.WaitGroup
    waitGroup.Add(2)

    go increaseByOne(iterationsNumber, &waitGroup)
    go decreaseByOne(iterationsNumber, &waitGroup)

    waitGroup.Wait()

    return value
}

// Function to do N iterations, each time increasing value by 1
func increaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        value++
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalIncOps++
    }
    waitGroup.Done()
}

// Same with decrease
func decreaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        value--
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalDecOps++
    }
    waitGroup.Done()
}

据我了解，由于我们执行相同数量的递增和递减操作，因此每次都应产生一致的（确定性）结果，并且WaitGroup确保两个函数都将执行。

但是，每次输出都是不同的，只有增量和减量计数器保持不变。 总价值：2113 总迭代次数：17738次，增量：10000次，减量：10000次 和 总价值：35 总迭代次数：10741次，增量：10000次，减量：10000次

也许您可以帮助我解释这种行为？为什么总迭代计数和值本身是不确定的？

Answer 1

这是种族状况的经典示例。 value++不是原子操作，因此不能保证当从多个线程调用而没有同步时，它将正确或确定地工作。

为了提供一些直觉，value++或多或少与value = value + 1等效。您可以将其视为三个操作，而不是一个操作：将value从内存加载到CPU寄存器，增加寄存器中的值（您不能直接修改内存），然后将值存储回记忆。两个线程可以同时加载相同的值，将其增加，获得相同的结果，然后再写回，因此它实际上将value加1，而不是两个。

由于线程之间的操作顺序是不确定的，因此结果也是不确定的。

totalOps也会产生相同的效果。但是，totalIncOps和totalDecOps只能由单个线程修改/读取，因此这里没有任何竞争，它们的最终值是确定的。

Answer 2

因为对变量值的操作未锁定totalOps，totalIncOps和totalDecOps

添加互斥锁会有所帮助。 Go竞赛检测器功能会发现此故障

var m sync.Mutex

func increaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        m.Lock()
value++
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalIncOps++
        m.Unlock()
    }
    waitGroup.Done()
}

// Same with decrease
func decreaseByOne(N int, waitGroup *sync.WaitGroup) {
    for i := 0; i < N; i++ {
        m.Lock()
        value--
        // Collecting stats
        totalOps++
        totalDecOps++
        m.Unlock()
    }
    waitGroup.Done()
}

上述方法的替代方法是对计数器使用Sync.Atomic

使用WaitGroup测试竞赛条件时出现意外行为

2 个答案: