Go 并发编程中的数据竞争：理解循环变量的陷阱与解决方案

本文旨在解释 Go 语言并发编程中常见的循环变量陷阱，即在 goroutine 中直接引用循环变量可能导致的数据竞争问题。我们将通过一个示例程序，分析其产生数据竞争的原因，并提供一种有效的解决方案，确保 goroutine 正确捕获循环变量的值。

在 Go 语言的并发编程中，经常会遇到在循环中启动多个 goroutine 的场景。然而，如果处理不当，很容易陷入数据竞争的陷阱。本文将通过一个典型的例子，深入剖析这种数据竞争产生的原因，并提供一种简单有效的解决方案。

数据竞争的产生

考虑以下 Go 代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(5)
    for i := 0; i < 5; i++ {
        go func() {
            fmt.Println(i) // Not the 'i' you are looking for.
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
}

这段代码的意图是启动 5 个 goroutine，每个 goroutine 打印一个不同的数字（0 到 4）。然而，实际运行的结果往往是打印出多个相同的数字，例如 5, 5, 5, 5, 5。这背后的原因在于数据竞争。

问题在于，goroutine 内部的匿名函数引用了外部循环的变量 i。由于 goroutine 是并发执行的，当 goroutine 真正开始执行时，循环可能已经结束，i 的值已经变成了 5。因此，所有 goroutine 都会读取到 i 的最终值，导致打印出相同的结果。

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更具体地说，在 for 循环中，每次迭代都会启动一个新的 goroutine，但这些 goroutine 共享同一个变量 i 的内存地址。主 goroutine 继续执行循环，快速地将 i 的值更新到 5。当新启动的 goroutine 最终开始执行时，它们访问的 i 已经是循环结束后的值了。这就是典型的数据竞争：多个 goroutine 并发访问和修改同一个变量，且至少有一个 goroutine 进行写操作。

解决方案：显式传递循环变量

为了解决这个问题，我们需要确保每个 goroutine 拥有自己独立的 i 的副本。一种简单的做法是将 i 作为参数传递给 goroutine 的匿名函数：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(5)
    for i := 0; i < 5; i++ {
        go func(i int) {
            fmt.Println(i)
            wg.Done()
        }(i)
    }
    wg.Wait()
}

在这个修改后的版本中，我们将循环变量 i 作为参数传递给匿名函数 func(i int)。这样，在每次循环迭代时，i 的值都会被复制到匿名函数的参数 i 中，每个 goroutine 都会拥有自己的 i 的副本。因此，每个 goroutine 打印的都是它启动时 i 的值，从而避免了数据竞争。

总结

在 Go 语言并发编程中，需要特别注意循环变量的捕获问题。如果 goroutine 直接引用循环变量，很容易导致数据竞争。通过将循环变量作为参数传递给 goroutine 的匿名函数，可以确保每个 goroutine 拥有自己独立的变量副本，从而避免数据竞争，保证程序的正确性。这是一个在编写并发程序时需要牢记的重要原则。

以上就是Go 并发编程中的数据竞争：理解循环变量的陷阱与解决方案的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！